بررسي اثر ترتيب و توالي مسير جوشكاري بروي تنش‌هاي پسماند و تغييرشكل‌هاي ناشي از جوشكاري ناپيوسته محيطي لوله فولادي

Investigation of the effect of welding path on residual stresses and deformations in peripheral welding of steel pipe

در اين مقاله، عوامل موثر در فرايند جوشكاري و اثرات آن از جمله تنش‌هاي پسماند در فرايند جوشكاري محيطي يك لوله با استفاده از نرم‌افزار اجزامحدود آباكوس بررسي شده است. تحليل در دو مرحله حرارتي و مكانيكي صورت گرفت. ابتدا در تحليل حرارتي، توزيع دما فرايند جوشكاري بدست آمد و سپس از ميدان دمايي بدست آمده به عنوان بارگذاري در تحليل مكانيكي جهت بدست‌آوردن توزيع تنش‌هاي پسماند و تغييرشكل‌ها استفاده شد. تاثير شرايط گوناگون و تغيير پارامترهاي مختلف جوشكاري مانند سرعت جوشكاري، حرارت ورودي و ترتيب و توالي مسير جوشكاري ناپيوسته بر مقادير تنش پسماند و تغييرشكل‌ها بررسي شد. به‌طوري كه با افزايش 50 درصدي سرعت حركت الكترود، تنش‌هاي كششي و فشاري محيطي در سطح خارجي لوله دچار بيشترين تغييرات شدند و به ترتيب افزايش 43/47 و 15/15 درصدي را نشان دادند. همچنين افزايش 20 درصدي حرارت ورودي جوش منجر به كاهش 2/6 و 18/18 درصدي تنش‌هاي كششي و فشاري محيطي در سطح خارجي لوله شد. در نهايت مي‌توان گفت يكي از موثرترين راهكارها جهت كاهش اعوجاج هاي ناشي از جوشكاري ترتيب عمليات جوشكاري است و براي اين منظور مي‌توان با ناپيوسته‌كردن مسير جوشكاري با متقارن‌كردن حرارت و كاهش گراديان دمايي مقدار اعوجاج و تنش‌هاي پسماند ايجادشده را بيشتر كاهش داد كه در اين مقاله براي جوش محيطي لوله يك مسير بهينه نيز ارائه شد.

In this paper, the effective factors in the welding process and its effects such as residual stresses in the peripheral welding process of a pipe have been investigated using Abaqus software. The analysis was performed in two stages, thermal and mechanical. First, in thermal analysis, the temperature distribution of the welding process was obtained, and then the obtained temperature field was used as a load in mechanical analysis to obtain the distribution of residual stresses and deformations. The effect of different parameters such as welding speed, heat input, and sequence of welding path on residual stress values ​​and deformations were investigated. Results showed that with a 50% increase in electrode speed, tensile and compressive stresses on the outer surface of the pipe showed an increase of 43.47 and 15.15%, respectively. Also, a 20% increase in heat input led to a reduction of 2.6 and 18.18% in tensile and compressive stresses on the outer surface of the pipe. Also in this paper, an optimal path for peripheral welding of pipes is presented.