Q460高强钢管环形对接焊缝残余应力分析

摘要

【目的】焊接残余应力会降低结构的疲劳强度、稳定性和刚度，其大小和分布直接影响结构的服役状态；高强钢屈强比大、强度储备低，在焊接残余应力的影响下，面临更加严峻的安全挑战。【方法】本文基于试验验证了双椭球热源方法分析Q460高强钢对接焊缝残余应力的可行性和准确性，在此基础上，参数化分析了曲率（k）、壁厚（t）以及径厚比（d/t）等设计参数对Q460弯曲钢管焊接残余应力峰值和分布的影响规律。【结果】结果表明，在环向应力方面，残余拉应力峰值随曲率、径厚比和壁厚线性增大；在轴向应力方面，残余拉应力峰值随壁厚和曲率增大，随径厚比减小。钢管曲率k还引起了轴向残余拉应力次峰值的出现，次峰值的出现扩大了残余应力的影响范围，导致焊接热影响区范围扩大了约50%。建议大直径管件应用时曲率控制在1/20 000以内，壁厚宜小于25 mm。

关键词

Q460高强钢 / 环形对接焊缝 / 残余应力 / 曲率