LNG船用Invar鋼脈沖激光焊接熱裂紋研究.pdf

1、隨著對天然氣需求的增大，液化天然氣船作為天然氣的長距離運(yùn)輸工具發(fā)展迅速。薄膜型LNG船的液艙維護(hù)絕緣系統(tǒng)的主、次屏蔽層由厚度0.7mm的Invar鋼焊接而成，直接接觸-163℃的液態(tài)天然氣。熱裂紋是Invar鋼焊接時最主要的問題，目前Invar鋼焊接一般采用鎢極氬弧焊，焊接熱輸入量相對較大，熱裂紋的問題難以徹底解決。采用激光焊尤其是脈沖激光焊，能夠降低熱輸入量，然而激光能量高度集中導(dǎo)致溫度梯度和冷卻速率增大，這會促進(jìn)熱裂紋的形成，因此在

2、降低焊接熱輸入量的同時還需要改善焊接熱輸入的分布。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在激光的焊接脈沖后面加上功率較低起到后熱作用的脈沖，通過改變后熱脈沖的脈寬控制焊接溫度場。完成了不同后熱脈寬條件下的魚骨狀熱裂敏感性試驗，測量并計算了焊縫金屬處于脆性溫區(qū)時的冷卻速率，從而研究后熱脈沖條件下焊接溫度場對熱裂敏感性的影響規(guī)律。⑵在焊接脈沖之前加上一個功率較低的預(yù)熱脈沖，完成了不同預(yù)熱脈寬條件下的Invar鋼魚骨狀焊接熱裂敏感性試驗，采用有限

3、元法計算了焊接溫度梯度和焊縫金屬處于脆性溫度區(qū)間的冷卻速率。⑶通過上述魚骨狀熱裂敏感性試驗，研究了后熱脈沖及預(yù)熱脈沖的脈寬對焊接溫度梯度和焊后冷卻速率的影響規(guī)律，建立 Invar鋼焊接熱裂敏感性與后熱及預(yù)熱工藝參數(shù)之間的聯(lián)系。⑷應(yīng)用非線性有限元軟件MSC.Marc建立了Invar鋼薄板脈沖激光焊有限元模型，采用高斯面熱源與高斯旋轉(zhuǎn)體熱源的組合熱源模型來模擬激光熱源，并借助MSC.Marc的二次開發(fā)功能，應(yīng)用 Fortran語言編寫開發(fā)了