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1、工程碩士學(xué)位論文核電蒸汽發(fā)生器管板焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律研究作者姓名施蘇晉工程領(lǐng)域安全工程校內(nèi)指導(dǎo)教師馬小明副教授校外指導(dǎo)教師鄧健教授級高工所在學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院論文提交日期2015年1月12日StudyonDistributionLawofWeldingResidualStressofTubesheetofNuclearSteamGeneratorADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ShiSujinSupervisor：AssociateProf.MaXia
2、omingProfessorateSeniorEngineerDengJianSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號：TQ051學(xué)校代號：10561學(xué)號：201221002983華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文核電蒸汽發(fā)生器管板焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律研究作者姓名：施蘇晉指導(dǎo)教師姓名、職稱：馬小明副教授申請學(xué)位級別：工程碩士工程領(lǐng)域名稱：安全工程論文形式：?產(chǎn)品研發(fā)?工程設(shè)計(jì)?應(yīng)用研究?工程/項(xiàng)目管理?調(diào)研報(bào)告研究方向：安全監(jiān)控及裝備故障診斷技術(shù)論文提交日期：2015年1月12日
3、論文答辯日期：2015年3月15日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：年月日答辯委員會(huì)成員：主席：蔣利軍委員：游革新，羅小平，黃思，方江敏華南理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名R期：年〉月/?日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作#完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)
4、位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬華南理工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保存并向國家有關(guān)部n或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許學(xué)位論文被查閱（除在保密期內(nèi)的保密論文外）：學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它M制手段保存、匯編學(xué)位論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。本學(xué)位論文屬于：□保密，在____年解密后適用本授權(quán)書。cf不保密，同意在校園網(wǎng)上發(fā)布，供校內(nèi)師生和與學(xué)校有共享協(xié)議的單位瀏覽：同意將本人學(xué)位論文提交中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社全文出版和編入CXKI《中國知
5、識(shí)資源總庫》，傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。(請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“V”）曰曰期期年年X月月曰曰作荇簽名//Ay/指導(dǎo)教師簽名:摘要核電蒸汽發(fā)生器管板焊接過程產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力對設(shè)備的密封性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗應(yīng)力腐蝕等性能具有顯著的削弱的作用，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全運(yùn)行。因此，對管板焊接殘余應(yīng)力的研究具有非常重要的意義。本文研究對象為核電蒸汽發(fā)生器管板堆焊層和管板傳熱管焊接接頭附近區(qū)域，管板材質(zhì)為SA508Gr.3Cl.2，焊縫以及傳熱管材質(zhì)為Inconel690。其中，管板堆焊采用的是帶極電渣堆焊，管板傳熱管的焊接形式為TIG內(nèi)角環(huán)焊
6、接。首先，本文對管板堆焊的焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行了基于ANSYS的熱-應(yīng)力耦合分析，雙橢球-橢圓柱熱源模型實(shí)現(xiàn)了堆焊層節(jié)點(diǎn)1680℃的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度分布，各向殘余應(yīng)力在焊縫心部都為最大，平行焊縫中線的直線上中段節(jié)點(diǎn)殘余應(yīng)力高于兩端，其中堆焊層縱向殘余應(yīng)力最大為497MPa，橫向殘余應(yīng)力最大為319Mpa，管板縱向殘余應(yīng)力最大為266MPa，橫向殘余應(yīng)力最大為151MPa，垂直焊縫中線上節(jié)點(diǎn)殘余應(yīng)力隨遠(yuǎn)離心部逐漸減小。其次，采用盲孔法對管板和堆焊層試板進(jìn)行鉆孔應(yīng)變釋放測量，對試板進(jìn)行去應(yīng)力退火處理并進(jìn)行拉伸標(biāo)定試驗(yàn)，計(jì)算各試板的釋放系數(shù)和各
7、測點(diǎn)的殘余應(yīng)力。分析可知，各向殘余應(yīng)力在心部最大，縱向直線上中段節(jié)點(diǎn)殘余應(yīng)力高于兩端，其中堆焊層縱向殘余應(yīng)力最大為287MPa，橫向殘余應(yīng)力最大為286Mpa，管板縱向殘余應(yīng)力最大為83MPa，橫向殘余應(yīng)力最大為69MPa，殘余應(yīng)力隨橫向遠(yuǎn)離心部逐漸減小。焊接殘余應(yīng)力模擬結(jié)果與測量結(jié)果表明，測量結(jié)果雖小于數(shù)值模擬結(jié)果，但兩者總結(jié)的殘余應(yīng)力分布規(guī)律一致，證明了數(shù)值模擬方法的有效性。最后，將數(shù)值模擬的方法應(yīng)用到管板傳熱管焊接接頭附近區(qū)域的殘余應(yīng)力分布規(guī)律研究中。環(huán)形移動(dòng)的雙橢球熱源模型實(shí)現(xiàn)了焊縫節(jié)點(diǎn)1630℃的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度分布，焊接接
8、頭對周圍10mm以內(nèi)區(qū)域產(chǎn)生影響，傳熱管內(nèi)壁面與外壁面的軸向應(yīng)力的分布相反。對焊接參數(shù)的進(jìn)行分析比較，提出降低焊接電流和提高焊接速度以減小焊接殘余應(yīng)力的方案。關(guān)鍵詞：核電蒸汽發(fā)生器管板；焊接殘余應(yīng)力；盲孔法；有限元法IABSTRACTSealing,struct
