多丝直缝埋弧焊管焊接热过程数值模拟及性能预测

设计了多丝直缝埋弧焊管焊接过程测温方案，该测温方案可以实时记录多丝埋弧焊接过程温度场的变化，可以读取出焊管热影响区不同分区的焊接热循环，不仅为后续的多丝埋弧焊接三维温度场的数值模拟，热影响区组织及力学性能预测，打下了坚实的试验基础。实验证明，采用背面打孔方式进行多丝直缝埋弧焊管焊接过程温度测量是可行的。

考虑焊丝倾角，焊丝间距，焊丝干伸长等工艺因素，结合前人研究，确立了多丝埋弧焊接热源模型，提出了一种多丝埋弧焊接热源模型参数的确定方法，通过，可以在较快的确定模型参数，减少参数反演时间。

依文中所提出多丝直缝埋弧焊接热源模型参数确定的方法，进行了多丝直缝埋弧焊管焊接热过程研究的研究。结果表明：气保焊的温度作用范围很小，其作用效果被后来的内焊和外焊所覆盖，外焊的作用区域稍大于内焊的区域。从内焊过程不同位置热循环判断：多丝直缝埋弧焊管焊接过程中，沿着焊接方向，只形成了单个熔池。焊接温度场热影响区作用范围相对于管体均很小。随着焊接规范及壁厚增大：熔池的深度，长度及热影响区的作用范围明显增大，熔宽方向增大不明显。对比不同壁厚相同位置处热循环发现：随着焊管壁厚增大，相同位置点的峰值温度呈上升趋势。

基于测温试验数据，分别从解析计算和数值模拟角度提出了两种确定多丝直缝埋弧焊管焊接热循环参数的方案。结果表明，两种方案均具有较高的预测精度，焊接热循环参数估算公式形式采用解析解的方式表达，形式直观，便于考察各参数对焊接热循环的影响。

结合数值模拟计算结果和焊管材料SH-CCT图，提出两种实现焊管焊接热影响区组织预测的方式。对多丝埋弧焊接接头随机硬度和冲击韧性进行了统计分析，从统计学角度对焊管接头质量做了分析评价。搜集整理大量焊管生产力学性能数据，采用回归拟合方法对力学性能展开分析，提出了焊接热影响区强度，硬度，冲击韧性的回归模型，用于对以上技术指标的定量估计。