中国石油大学(华东)蒋文春获国家专利权
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龙图腾网获悉中国石油大学(华东)申请的专利大型压力容器不等厚结构局部热处理方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115852126B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211443082.8,技术领域涉及:C21D9/00;该发明授权大型压力容器不等厚结构局部热处理方法是由蒋文春;祁欣月;万娱设计研发完成,并于2022-11-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本大型压力容器不等厚结构局部热处理方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种大型压力容器不等厚结构局部热处理方法,用于对筒体与补强板对焊焊接接头进行热处理,包括步骤:1确定不等厚焊接接头的相关尺寸参数:包括筒体内直径D、筒体壁厚T、补强板厚度t,则筒体内半径R=D2、厚度比k=tT,且tT;2确定局部热处理加热方式;3确定局部热处理最佳热处理工艺参数:包括加热带宽度、保温温度、保温时间、升温速率及降温速率;4热处理实施,并记录热处理温度曲线。本发明所提供的方法能够为不等厚焊接接头进行局部热处理提供最佳的加热带宽度及保温温度、保温时间、升温速率及降温速率等工艺参数,有效降低厚薄板局部热处理后变形不一致和应力分布不均的情况,防止不等厚焊接接头开裂。
本发明授权大型压力容器不等厚结构局部热处理方法在权利要求书中公布了:1.一种大型压力容器不等厚结构局部热处理方法,用于对筒体与补强板对焊焊缝进行热处理,其特征在于,包括如下步骤: 1确定不等厚焊接接头的相关尺寸参数:包括筒体内直径D、筒体壁厚T、补强板厚度t,则筒体内半径R=D2、厚度比k=tT,且tT; 2确定局部热处理加热方式; 3确定局部热处理最佳工艺参数:包括加热带宽度、保温温度、保温时间、升温速率及降温速率,且加热带宽度、保温温度、保温时间、升温速率及降温速率通过数值模拟得到; 4热处理实施,并记录热处理温度曲线; 所述步骤3中,通过数值模拟方法确定局部热处理最佳工艺参数的具体步骤为: 31不等厚焊接接头模型建立 根据步骤1确定的不等厚焊接接头的相关尺寸参数建立二维轴对称模型,即不等厚焊接接头模型,并进行网格划分且赋予材料属性; 32焊接温度场模拟 基于步骤31建立的不等厚焊接接头模型施加焊接移动热源模型、边界条件,并设定热传导系数,进行焊接温度场模拟,并将焊接温度场模拟计算过程分为两个阶段,即: 第一阶段是从焊接热源作用于焊件的起始点到热源焊接结束时刻的时间段;该第一阶段需基于流体动力学方法建立数值计算模型,并考虑熔池的流动行为对温度分布的影响,对焊接过程的加热段进行计算,获得该第一阶段中各个时间步长下的温度场数据; 第二阶段是从焊接结束时刻到焊件冷却到室温的时间段;该第二阶段需基于有限元法建立数值计算模型,并基于第一阶段中计算的最后一个时间步长下的温度分布获得该第二阶段中各个时间步长下的温度场数据; 33焊接应力场模拟 在焊接应力场模拟过程中,采用FEM法分别计算第一阶段及第二阶段的应力场; 34局部热处理模拟 基于步骤33得到焊接第二阶段的应力场,在不等厚结构模型上按照局部热处理工艺参数进行局部热处理温度场模拟,并设置不同的厚度比、加热带宽度、保温温度、保温时间、升温速率及降温速率,利用重启动分析计算不同等厚比、不同加热带宽度及不同的保温温度、保温时间、升温速率及降温速率下的温度场及应力场,该步骤所得的应力场即为局部热处理后的残余应力分布结果; 35确定局部热处理最佳工艺参数 分析步骤34局部热处理模拟过程中厚度比、加热带宽度、保温温度、保温时间、升温速率及降温速率对焊后残余应力的消除效果的影响,确定局部热处理过程中最佳工艺参数; 所述步骤33中在采用FEM法分别计算第一阶段及第二阶段的应力场过程中,需要分别将第一阶段及第二阶段获取的温度场数据加载到FEM计算模型中,将温度场数据作为预定义场,进行热应力耦合计算; 所述步骤34局部热处理温度场模拟过程包括加热阶段、保温阶段及冷却阶段; 对于加热阶段及保温阶段,在不等厚焊接接头模型外覆盖加热带,并在加热带覆盖区域设置强制对流换热系数,按照局部热处理温度曲线幅值进行升温及保温,获取加热阶段及保温阶段的温度场数据; 对于冷却阶段,先按照局部热处理温度曲线幅值冷却至一定温度后,撤除绝热保护,进行自然冷却,获取冷却阶段的温度场数据; 所述步骤34局部热处理温度场模拟中,当设置不同的加热带宽度时,以等厚焊接接头局部热处理最佳加热带宽度按焊缝两侧等宽布置作为不等厚焊接接头局部热处理的主加热带,并在补强板一侧设置辅助加热带,则不等厚焊接接头局部热处理的总加热带宽度为主加热带宽度与辅助加热带宽度之和,通过调整辅助加热带宽度,即可调整不等厚焊接接头局部热处理的总加热带宽度。
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