Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Simulation of the temperature field and the microstructure evolution during multi-pass welding of L485MB pipeline steel

Koch F., Enderlein M., Pietrzyk M.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

Vol. 13, No. 1

173--180

EN

Against the background of safety assessment of welded joints in piping constructions, the welding process is simulated numerically in the present work. The paper focuses on manual multi-pass edge fillet welds at high-pressure pipelines made of steel L485MB (X70). The simulation is based on the finite element method and allows for the prediction of temperature fields and microstructure evolution during welding and cooling. To describe the heat input during welding the double-ellipsoidal Goldak heat source is implemented into the commercial software ABAQUS. To account for different bead shapes the Goldak heat source is modified by projecting it onto the bead shape of each welding pass. The microstructure evolution is analyzed by a phase transformation model based on the calculated transient temperature fields. The ferritic, pearlitic and bainitic transformations are simulated by the Avrami equation. Effects of reheating during multi-pass welding are taken into account. In order to validate the simulation extensive welding experiments are carried out. The experimental observations are presented and compared to the numerical results by means of macrosections and thermocouple measurements.

PL

W niniejszej pracy numeryczna symulacja jest zastosowana jako wstępne narzędzie wspomagania projektowania, optymalizacji i oceny połączeń spawanych w aspekcie ich bezpieczeństwa. Przykładowym zastosowaniem takich połączeń są rurociągi, w których jakość spawu odgrywa istotną rolę. W pracy skupiono się na wielowarstwowych połączeniach spawanych wykonywanych w celu zwiększenia długości lub naprawy rurociągów ze stali L485MB. Stal L485MB (X70) jest powszechnie stosowana na rurociągi o dużej średnicy do transportu gazów i cieczy pod dużym ciśnieniem. Wykonane symulacje przewidywały pola temperatury i rozwój mikrostruktury podczas spawania i chłodzenia po spawaniu. Wielostopniowe ręczne spawanie elektryczne symulowano za pomocą metody elementów skończonych (MES) wykorzystując program ABAQUS. W tym programie jako warunek brzegowy zaimplementowano podwójnie elipsoidalne źródło ciepła opisane modelem Goldaka. Aby uwzględnić różne kształty elektrody model Goldaka został zmodyfikowany poprzez rzutowanie go na kształt elektrody dla każdego przejścia przy spawaniu. Model rozwoju mikrostruktury zaimplementowany w procedurach post-processingu pozwolił na obliczanie kinetyki przemian fazowych w warunkach spawania. Przemiany ferrytyczna, perlityczna były symulowane za pomocą zmodyfikowanego równania Avrami'ego. Wpływ nagrzewania w czasie spawania w wielu przejściach został uwzględniony w obliczeniach. Dla weryfikacji modelu wykonano doświadczalne spawanie. Weryfikacji modelu dokonano przez porównanie zdjęć makro przekrojów i pomiarów temperatury. Zaobserwowano dobrą zgodność pomiarów i obliczeń temperatury w strefie wpływu ciepła.

2

Experimental and numerical analysis of multi - pass welding

Koch F., Enderlein M.

Computer Methods in Materials Science

|

2012

|

Vol. 12, No. 2

104-112

EN

Numerical simulation is nowadays used as a primary design tool to assess welded joints within the scope of the optimization of welding procedures.The prediction of the temperature field is the basis of the computer aided assessment of welds. This paper introduces a calculation approach for the temperature field of multi-pass welding. Manual electric welding is modelled using the finite element method (FEM) within the software ABAQUS. A modification of the double-ellipsoidal GOLDAK heat source is implemented considering the effects of filler metal and slag. In order to increase the efficiency of multi-pass welding simulation a special application method of the GOLDAK source is introduced. Welding experiments are carried out containing a manual surfacing. The computational results are validated with macro sections and thermocouple measurements. Finally the calculated temperature field is in good agreement with the fusion line and heat-affected-zone obtained from the macro sections and also fits with the thermocouple measurement. The slag mainly influences the cooling velocity within the HAZ of the computation model.

PL

Numeryczne symulacje są obecnie powszechnie używane jako narzędzie dla oceny połączeń spawanych i perspektywicznie umożliwią one optymalizację procesów spawania. Przewidywanie pola temperatury jest podstawą do oceny spawów. W artykule opisano obliczenia zmian temperatury w czasie wieloprzepustowego ręcznego spawania elektrycznego. Proces spawania modelowano metodą elementów skończonych wykorzystując program ABAQUS. Zaimplementowano podwójnie elipsoidalny model Goldaka dla źródła ciepła. Ten model uwzględnia wpływ metalu wypełniającego spaw oraz wpływ żużla. Aby zwiększyć efektywność symulacji źródło Goldaka jest rzutowane na zarys spawu. Wykonano doświadczenia spawania wieloprzepustowego, w których temperaturę mierzono za pomocą termopar. Wyniki doświadczeń posłużyły do weryfikacji opracowanego modelu. Otrzymano dobrą zodność pomiarów i obliczeń, a obliczone pole temperatury było także zgodne z obserwowanym na makrostrukturze kształtem strefy wpływu ciepła. Oceniono wpływ żużla na prędkość chłodzenia po spawaniu.

3

Temperature and phase transformations fields during surfacing by welding of CCS machine roll

Winczek J.

Archives of Foundry Engineering

|

2008

|

Vol. 8, iss. 3s

117--122

EN

In work have been presented models of temperature fields and kinetics of phase transformations in continuous casting steel machine roll surfacing spiral welding sequence with swinging motion of welding head. The temperature field was determined by analytical solution for massive body heated by moving voluminal heat source. The progress of diffusional phase transformations was described basing on equation of kinetics JMA-K and Koistinen-Marburger’s for martensitic transfomation. Deliberations were illustrated by computational example of surfaced roll made from steel 13CrMo4. The temperature field and structural components fraction was calculated in section of regenerated area of material decline (along the roll axis). Considering critical temperatures, heat-affected zones have been determined: A1 and A3 – austenitic transformation, and solidus - fusion line. Accepted technological parameters of rebuilding gave results that reproduce geometry of padding weld heat-affected zones confirmed experimentally.

4

Zastosowanie techniki symulacji oraz modelowania numerycznego w badaniach różnych obszarów strefy wpływu ciepła stali przy spawaniu wielowarstwowym.

Łomozik M.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2005

|

R. 49, nr 2

52-57

PL

Przedstawiono charakterystykę cyklu cieplnego spawania oraz omówiono zjawiska zachodzące w obszarze SWC przy spawaniu wielowarstwowym. Ponadto podano przykłady wyników badań mających na celu określenie własności plastycznych obszarów SWC stali P91 w oparciu o technikę symulacji oraz przykłady wyników modelowania numerycznego zjawisk cieplnych w SWC przy zastosowaniu programu ANSYS 5.6.

EN

The characteristics of a welding thermal cycle are presented as well as the phenomena which occur in the HAZ during multi-pass welding. Examples of examination results aimed at the determination of HAZ plastic properties in P91 steel by using the simulation technique are given and also some results of numerical modeling of thermal fields and cycles in the HAZ by means of ANSYS 5.6 programme.