Numerical modeling of thermal cycles in steel during surfacing and welding without preheating and their comparison with experimental data

• Autorzy: Łomozik M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne cykli cieplnych w stali podczas napawania i spawania bez podgrzewania wstępnego w odniesieniu do danych eksperymentalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

By means of the ANSYS 5.6 programme thermal fields in the heat affected zone (HAZ) regions of overlay-welded and welded steel without preheating have been modelled and multiple thermal cycles numerically calculated. The designed geometric models are of the two-dimensional type with 3-D characteristics. The number of overlay-welded and welded layers was varied from 1 to 6. After numerical calculations for the individual over I ay-welded and welded layers, the course of thermal cycles was analyzed for the 1st, 3rd and 6th layer. Such a procedure followed from practical utilization of the computation results. ASME regulations recommend welding of minimum 6 layers to get the desired tempering effect of hardened microstructures in the HAZ, which are characterized by unfavourable toughness. Parameters of thermal cycles in the HAZ's of overlay-welded and welded steel, calculated numerically and measured experimentally, were compared. Moreover the effect of temperature field asymmetry was raised, which is caused by the heat flow from successive layers of the overlay weld.

PL

Przedstawiono proces modelowania i wyniki obliczeń numerycznych z użyciem programu ANSYS 5.6. Modelowano pola temperatury w obszarach strefy wpływu ciepła (SWC) stali w warunkach oddziaływania wielokrotnych cykli cieplnych spawania o różnych parametrach. Badane modele matematyczne odwzorowywaly proces napawania i spawania wielowarstwowego w wariancie bez podgrzewania wstępnego. Utworzone modele geometryczne są modelami płaskimi o cechach przestrzenności. Liczba napawanych i spawanych warstw zmieniała się od l do 6. Po przeprowadzeniu obliczeń numerycznych dla poszczególnych napawanych i spawanych warstw analizowano przebieg cykli cieplnych dla pierwszej, trzeciej i szóstej warstwy napoiny lub spoiny. Taki sposób postępowania wynikał głównie z praktycznego wykorzystania wyników obliczeń. Przepisy ASME zalecają wykonanie minimum sześciu warstw spawanych lub napawanych w celu uzyskania pożądanego efektu odpuszczania struktur hartowniczych, które występują w obszarze SWC i charakteryzują się niekorzystnymi właściwościami plastycznymi. W rozdziale dotyczącym analizy wyników badań m.in. porównano parametry cyklu cieplnego napawania i spawania w obszarach SWC stali, które uzyskano numerycznie, z analogicznymi parametrami uzyskanymi eksperymentalnie. Ponadto poruszono zagadnienie zjawiska niesymetryczności temperatury, które występuje w wyniku nagrzewania podczas układania kolejnych ściegów napoiny.

Słowa kluczowe

EN

thermal welding cycle; heat-affected zone; cooling time; numerical modelling

PL

cykl cieplny spawania; strefa wpływu ciepła; czas chłodzenia; modelowanie numeryczne

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 26, nr 1
• Strony: 143--156
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Łomozik M.

• Dr inż. - Institute of Welding in Gliwice

Bibliografia

• [1] ASME Boiler & Pressure Vessel Code Section Xl. Rules for inservice inspection of nuclear power plant components, 1998.
• [2] Havalda A., Procesy cieplne przy spawaniu elektrycznym, Warszawa, WNT 1963.
• [3] Haze T., Aihara S., Metallurgical factors controlling HAZ toughness in HT50 steels, IIW Doc. IX-I423-86.
• [4] http://gepard.cyf-kr.edu.pl/APLIKACJE/FLUENT/fluent.html.
• [5] Jeżewski M., Kalisz J., Tablice wielkości fizycznych, Warszawa, PWN 1957.
• [6] Kazimirov A.A., Nedoseka A.A., Lobanov A.I., Radćenko I.S., Rasfiet temperaturnyh polej v plastinah pri elektrosvarke plavleniem, Kiev, Spravocnik „Naukova Dumka" 1968.
• [7] Kubiszyn L, Analiza numeryczna cykli cieplnych przy wielowarstwowym spawaniu elementów płaskich, praca badawcza Instytutu Spawalnictwa nr Id-106, Gliwice 1996.
• [8] Łomozik M., Badanie cykli cieplnych spawania podczas ukiadania ściegów odpuszczających dla poprawy własności plastycznych stref wpływu ciepła, praca badawcza Instytutu Spawalnictwa nr Da-96, Gliwice 2002.
• [9] Łomozik M., Badanie zmian własności SWC stali pod wpływem wielokrotnych cykli ciepl- . nych w oparciu o technik? symulacji, praca badawcza Instytutu Spawalnictwa nr Id-115, Gliwice 2003.
• [10] Łomozik M., Modelowanie pól temperatur w obszarach strefy wpływu ciepła złączy spawanych stali przy pomocy programu ANSYS, praca badawcza Instytutu Spawalnictwa nr Da-99, 2004.
• [11] Szargut J. i in., Modelowanie numeryczne pól temperatury, Warszawa, WNT 1992.