بررسی مدل توزیع حرارت در جوشکاری زیرپودری لوله های انتقال گاز

مطالعه فرایند جوشکاری و بررسی پدیده های به وقوع پیوسته در حین جوشکاری یکی از با اهمیت-ترین مواردی است که محققان را به سمت شبیه سازی فرایند جوشکاری و شناخت این پدیده ها سوق می دهد. موضوع تعیین مدل توزیع درجه حرارت مناسب حین جوشکاری زیرپودری لوله های قطور انتقال انرژی در این زمینه از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. با تعیین این مدل می توان نرخ سرد شدن نقاط مختلف درز جوش و به عبارتی سابقه حرارتی آن ها را تعیین نمود و با استفاده از سابقه حرارتی می توان تنشهای پسمانده را بدست آورد. هدف از تحقیق حاضر بررسی مدل توزیع درجه حرارت گلداک و کاربرد آن برای فولاد ترمومکانیکال از نوع api x65 می باشد که کاربرد فراوانی در شبکه های انتقال گاز طبیعی ایران دارد. در این تحقیق تحلیل اجزای محدود خطی ترمومکانیکال غیرکوپله از فرایند جوشکاری زیرپودری که بر روی ورق انجام شده، با رویکرد بررسی تاریخچه حرارتی و بررسی تنش های پسماند ناحیه جوش ارائه شده است. شبیه سازی دو بعدی و سه بعدی با استفاده از نرم افزار تجاری abaqus انجام شد. برای هر دو مدل دوبعدی و سه بعدی از زیر برنامه dflux جهت مدل منبع حرارت متحرک استفاده شده است. همچنین حل عددی با روش حجم محدود برای شبیه سازی حرارتی جوشکاری نوشته شده است. تاریخچه حرارتی که از حل تحلیلی با استفاده از fvm نوشته شده با مدل fem مقایسه شده و نتایج تنش های پسماند بدست آمده از مدل fem، از حل دوبعدی با حل سه بعدی مقایسه شده است. با تعیین تاریخچه گرمایی هر یک از المان ها و با توجه به نمودارهای سرمایش پیوسته ماده هرگونه تغییر فاز در ریزساختار ماده بر اساس زمان گرمایش و سرمایش برای المان های ناحیه جوش و ناحیه متأثر از حرارت جوشکاری بررسی شده است. به منظور اعتبار سنجی روش، مقایسه ای بین نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج حاصل از متالوگرافی انجام شده است. این مقایسه نشان دهنده مطابقت قابل قبول هندسه جوش واقعی با تحلیل عددی می باشد.