基于红外热成像技术的管母线焊缝缺陷对发热影响研究

焊缝质量是影响管母线综合性能的关键因素。首先使用X射线数字成像系统对实验样品焊缝进行检测,确定了焊缝缺陷类型;再根据电磁感应原理对加工有不同焊缝缺陷的管母线实验样品分别进行通流实验;利用红外热像仪对焊缝周围温度进行定时测量;计算了各个实验样品焊缝位置和距离焊缝20 cm处的平均温差;绘制了不同负载下温差与加载时间的变化曲线。通过与无缺陷实验样品进行对比,得到了各种常见焊缝缺陷对管母线焊缝发热的影响规律,充分证明了利用红外热成像技术对管母线焊缝现场检测的可行性,为管母线焊缝质量现场红外检测提供了重要的参考依据。     

管母线损耗发热状况多物理场分析计算

为深入研究管母线损耗发热问题,在综合考虑管母线电阻率温度效应、自然对流和辐射换热等影响因素的基础上,建立了管母线二维多物理场有限元计算模型。分析了管母线温度场的分布规律,并运用红外热像仪对管母线的实测数据进行对比。结果表明:管母线温度沿管壁径向逐渐降低,下降趋势逐渐增加,管母线热通量沿管壁径向线性增加。管母线温度随着环境温度增加而增加。与实测结果对比发现,综合考虑对流和辐射换热的计算结果与实测结果非常接近,进一步验证了仿真计算方法的正确性,为管母线的结构改造、设计选型以及实际运行实时温度检测提供参考。     

基于X射线数字成像技术的管母线焊缝缺陷检测实验研究

焊缝缺陷是影响管母线性能的主要因素。根据管母线典型焊缝缺陷的特征,结合X射线数字成像(DR)系统Rhythm软件测量技术,推导了特定缺陷实际尺寸的理论计算方法,提出了一套基于DR技术的焊缝缺陷实际尺寸计算方法。利用本文提出的方法计算了像质计的长度并与实际尺寸进行了对比,充分验证了本文提出的基于DR技术的焊缝缺陷实际尺寸计算方法的正确性,根据实验室拍摄得到的管母线焊缝缺陷的X射线数字图像,利用该方法对气孔、未焊透等缺陷实际尺寸进行了计算,为定量研究管母线焊缝缺陷对其性能的奠定了基础。     

基于ANSYS有限元对高频焊接的三维温度场模拟

在高频直缝焊管生产过程中,焊接温度是影响焊缝质量的首要因素.建立高频直缝焊管的三维焊接温度场动态有限元计算模型,利用软件ANSYS编制APDL程序,针对焊接动态过程进行模拟仿真.采用线热源模型进行计算,分析中考虑材料热物理性能随温度的变化,以及辐射、对流、相变对温度场的影响.采用雷泰MarathonTMFA/FR系列红外测温仪对焊缝进行温度采集,并将模拟结果与采集温度结果进行比较,二者基本吻合.     

高压同轴GIS母线三维磁-热耦合场的计算与分析

以110kV高压同轴GIS为研究对象,通过建立GIS母线的三维电磁场的计算数学模型及磁-热耦合场的有限元仿真模型,同时考虑GIS三相母线,对GIS母线的电磁场及涡流损耗进行了计算.为了分析GIS屏蔽外壳涡流损耗对其温度场影响,结合传热学理论,对比分析了不考虑外壳涡流损耗及考虑外壳涡流损耗两种情况下GIS母线及外壳的温度场分布.仿真结果表明,由于内部空间气体对流作用,GIS内部温度场分布不均匀,导体与屏蔽外壳间的温度呈现上高下低、左右对称的特征,中心导体的顶端是主导体的最高温度点;外壳涡流损耗对温度场分布有一定的影响,温升差在0.5℃左右.本文的研究工作为校核高压GIS的可靠性提供重要的理论参考.     

3 mmLY12与10 mmLF2搅拌摩擦焊温度场模拟分析比较

根据搅拌摩擦焊的具体焊接过程,利用ANSYS有限元分析软件,模拟3mmLY12薄板和10mmLF2厚板焊缝区的准稳态温度场.对比分析不同板厚、不同材质的铝合金焊缝区温度分布的不同状况,从而得到焊材本身的物性参数以及焊接参数对温度分布的影响情况,最终确定影响搅拌摩擦焊温度场的主要因素.模拟结果显示,3mmLY12温度场呈碗状,10mmLF2温度场呈花瓶状.通过模拟温度场结果与焊缝区组织的比较,验证了不同的温度场与不同焊缝组织的对应关系.     

钨极氩弧焊温度场三维动态模拟及红外测温

焊件温度场快速加热和冷却过程中的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件,文中建立了电弧运动下的三维焊接温度场的动态有限元计算模型,利用有限元分析软件Ansys编制了APD I程序,针对铝合金钨极氩弧焊焊接动态过程进行了模拟仿真.采用双椭圆热源模型进行计算,分析中考虑了材料热物理性能随温度的变化,以及辐射、对流、相变对温度场的影响.采用红外测温仪SAT-HY6800对焊接过程进行测温,加装滤光镜排除电弧辐射对红外测温的影响,实现了对焊缝区域温度的采集.将测量温度与计算结果进行了比较,两者基本吻合.     

基于红外温度场的焊接质量在线检测方法

利用红外热成像实时无损检测技术对TIG焊接过程中焊缝可能出现的缺陷进行实时检测,以及对工艺参数进行实时监测和优化.红外测温是一种潜在的无损检测技术,它可以有效地用于结构完整性检测和缺陷分析,评价在不同焊接工艺参数条件下的焊接质量.缺陷部位使被检测表面产生温差,在热作用下会在表面产生不同的能量分布,可通过信号处理,热图像的解析,判断缺陷的类型和位置.夹渣和焊缝偏移处红外热成像图上呈现出明显不同的温度分布.当焊接速度由0.4m/min降到0.24m/min时,红外热图像颜色变浅,焊缝的熔池宽度变大.当钨极高度增加,电压增大,电弧分布半径增大,熔池深度略有减小而熔池宽度增大.进一步验证了焊接参数的变化对温度场分布和熔池宽度的影响,并对缺陷进行了实时定性检测.     

高频焊管错边缺陷的图像处理及特征提取

为准确捕捉到高频焊管错边缺陷的图像照片,建立了高频焊管焊缝图像的CCD视觉系统.对错边缺陷的焊缝图像进行了特征分析,使用形态学方法对焊管错边缺陷进行图像处理,提取图像边缘,在此基础上进一步提取了焊缝宽度和亮度信息.研究结果表明:焊缝宽度和焊缝边缘亮度可以作为视觉检测焊缝错边缺陷的重要图像特征,为进一步构建高频焊管焊缝缺陷视觉检测系统提供了基础.在虚拟仪器开发软件LabVIEW环境下,选择比色测温法构建了高频焊管焊接温度控制系统,并进行温控试验.试验结果表明:采样比色测温模式可较好降低烟尘、水汽等因素对测温的影响,提高测温结果的稳定性和精度,在测温稳定准确的基础上,温控系统控温效果良好.     

冻结距离对温度场影响的灵敏度分析

人工冻结法凿井中冻结距离对冻结壁温度场的影响范围和影响程度一直未有明确的结论,在冻结工程实测数据的基础上,通过建立附加动量BP网络的灵敏度计算模型,分析得出了不同冻结时间段下不同冻结深度的黏土层和砂层的冻结距离对温度场的影响定量分析结果,对于进一步辨识多圈管冻结壁温度场的计算模型、进行多圈管冻结设计参数的合理选取等具有一定的参考价值。     

MIG堆焊温度场有限元求解及验证

建立MIG堆焊过程的温度场模型,通过移动双椭球热源模型进行计算,考虑温度对材料性能参数以及工件表面散热条件的影响,并运用自适应网格技术,对模型进行数值分析,得到MIG堆焊过程的瞬态温度场和工件背面特征点的热循环曲线.并进行MIG平板堆焊的实际焊接试验,利用热电偶采集对应特征点的试验数据并与模拟结果进行对比比较.结果表明...     

异厚度铝锂合金激光焊接温度场数值模拟研究

对异厚度铝锂合金激光拼焊的温度场进行ANSYS三维瞬态有限元分析。用过渡网格划分网格以保证焊缝处网格足够细小,从而提高计算精度和效率。热源模型选取高斯函数分布,移动热源的加载则利用ANSYS软件的APDL语言编写程序实现,同时利用多步循环来实现对激光焊接过程的模拟,得到相应的温度场分布。从模拟结果可看出,激光焊接过程温度场呈椭圆分布,焊件上形成了准稳态温度场。薄厚两板温度场存在差异,薄板温度场范围、熔池尺寸、熔化范围均大于厚板。为研究材料在激光加工过程的性能改变提供参考。     

进口段对流换热对高温换热设备管口区温度场的影响

应用数值分析方法研究了圆管进口段对流换热对高温换热设备管口区温度场和材料最高温度的影响。针对4个不同的对流换热系数计算式进行了数值模拟,结果表明:对管口的热保护而言,这种影响不可忽略;采用计入了进口段效应的平均对流换热系数进行管口热设计是合理和安全的。     

网架焊接空心球节点残余应力实测及数值模拟

为了研究焊接空心球节点中管球连接焊趾处残余应力的分布规律和数值大小,采用盲孔法对球面焊趾和管面焊趾处的焊接残余应力进行测定。得到焊接残余应力数值大小和分布规律。并采用Visual-Environment有限元模拟软件得到焊缝处温度场和残余应力场,以及残余应力分布曲线。结果表明:焊接残余应力在整个焊接空心球节点上呈周期性、随机性的特点,两者规律性吻合良好。同时,由有限元分析结果可知球面及管上均存在残余拉应力及残余压应力,并且在整个试件上焊接残余应力处于自平衡状态。研究结果将为后续研究焊接空心球节点网架结构的疲劳性能奠定基础。     

焊剂片约束电弧焊T形接头温度场有限元模拟

为了研究构成I型金属三明治板的基本焊接单元T形接头在焊剂片约束电弧焊(flux bands constrained arc,FBCA)作用下的温度场分布规律,以非线性有限元软件ABAQUS为平台,开发了适用于FBCA焊接T形接头温度场计算的有限元方法.对比了计算结果与测量结果的同时,研究了面板与芯板各自路径上的热量分布情况.结果表明:FBCA焊T形接头面板部位温度场沿焊缝中心呈对称分布,接头热量主要集中作用于面板处.采用复合热源模型计算所得特征点热循环曲线分布规律与实际红外热像仪测量结果重合度较高,计算所得焊缝截面温度分布形貌和热影响区宽度与实际接头形貌相吻合,有效验证了复合热源模型计算FBCA焊接T形接头温度场的准确性.     

基于等效龄期的钢管拱内混凝土硬化过程热应力

为揭示大直径钢管拱内混凝土硬化过程中力学性能增长的温度依赖性因素对组合结构热力作用效应的影响机理,采用有限元程序模拟钢管拱内混凝土的水化热传导过程,并与实测温度场数据进行对比,随后基于等效龄期法考虑其对管内混凝土弹性模量增长的影响,在此基础上结合热弹性力学理论得到了硬化过程中组合结构热应力的变化规律,并与未考虑温度依赖性影响的计算结果进行比较分析.结果表明,水化热温度场加快了管内混凝土硬化过程中弹性模量的增长速度,进而导致混凝土温度应力明显增大,截面径向、环向以及纵向温度应力增幅分别可达1.3倍、1.3倍和1.4倍,但对钢管应力的影响可忽略不计.因此,在分析大直径钢管拱内混凝土硬化过程中的热力作用效应时,必须考虑水化热温度场对管内混凝土弹性模量增长的影响.     

层合管结构受热载荷的管壁温度模拟及测试方法

对于不同材料组成的圆柱型层合管进行了热传导特性数值模拟与试验研究。建立了层合管热载荷计算模型及管壁温度场分析模型，依据使用要求确定了三种层合管结构模型，采用数值计算方法分析了各种结构层合管在热载荷作用下的温度分布规律。介绍了层合管动态温度测试系统及试验方法，测试结果与数值模拟结果能较好地吻合。该文的工作可用于指导层合管材料及结构参数的确定。对于提高高温状态下的使用寿命具有实际意义。     

光束焦点位置对双相不锈钢光纤激光#br# 焊接焊缝成形和组织的影响

通过焊接热模拟方法和现代材料组织分析技术，研究了光束焦点位置对于双相不锈钢2205光纤激光焊接焊缝成形和组织的影响.结果表明，激光焦点位置影响了接头温度场分布，随着激光焦点下移进入工件内，焊缝上部逐渐收窄变短，焊缝内气孔数量显著下降，热影响区尺寸无显著改变.此外，光束焦点位置对双相不锈钢焊缝组织具有影响.正离焦时，焊缝中部的奥氏体含量最高；当离焦量为0 mm时，焊缝金属上部、中部和下部的奥氏体分布最为均匀.