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LNG船用Invar钢脉冲激光焊接热裂纹研究
| 论文题名： | LNG船用Invar钢脉冲激光焊接热裂纹研究 |
| 关键词： | LNG船舶;船体焊接;脉冲激光焊;焊接工艺 |
| 摘要： | 随着对天然气需求的增大，液化天然气船作为天然气的长距离运输工具发展迅速。薄膜型LNG船的液舱维护绝缘系统的主、次屏蔽层由厚度0.7mm的Invar钢焊接而成，直接接触-163℃的液态天然气。热裂纹是Invar钢焊接时最主要的问题，目前Invar钢焊接一般采用钨极氩弧焊，焊接热输入量相对较大，热裂纹的问题难以彻底解决。采用激光焊尤其是脉冲激光焊，能够降低热输入量，然而激光能量高度集中导致温度梯度和冷却速率增大，这会促进热裂纹的形成，因此在降低焊接热输入量的同时还需要改善焊接热输入的分布。 本研究主要内容包括：⑴在激光的焊接脉冲后面加上功率较低起到后热作用的脉冲，通过改变后热脉冲的脉宽控制焊接温度场。完成了不同后热脉宽条件下的鱼骨状热裂敏感性试验，测量并计算了焊缝金属处于脆性温区时的冷却速率，从而研究后热脉冲条件下焊接温度场对热裂敏感性的影响规律。⑵在焊接脉冲之前加上一个功率较低的预热脉冲，完成了不同预热脉宽条件下的Invar钢鱼骨状焊接热裂敏感性试验，采用有限元法计算了焊接温度梯度和焊缝金属处于脆性温度区间的冷却速率。⑶通过上述鱼骨状热裂敏感性试验，研究了后热脉冲及预热脉冲的脉宽对焊接温度梯度和焊后冷却速率的影响规律，建立 Invar钢焊接热裂敏感性与后热及预热工艺参数之间的联系。⑷应用非线性有限元软件MSC.Marc建立了Invar钢薄板脉冲激光焊有限元模型，采用高斯面热源与高斯旋转体热源的组合热源模型来模拟激光热源，并借助MSC.Marc的二次开发功能，应用 Fortran语言编写开发了脉冲激光热源的子程序，对Invar钢薄板的脉冲激光焊过程进行了模拟。⑸实验测量及有限元计算的结果表明：随着后热脉冲的脉宽增大，焊缝金属处于脆性温度区间的冷却速率降低，而热裂敏感性先减小后增大。随着预热脉冲的脉宽增大，焊接温度梯度和脆性温度区间的平均冷却速率降低，热裂敏感性先减小后增大。 |
| 作者： | 黄震宇 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 刘玉君 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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