Effect of preheating temperature on post-weld residual stress of dissimilar steel plates

Efecto de la temperatura de precalentamiento sobre la tensión residual postsoldadura de chapas de acero disimilares

Basándose en el software de simulación numérica Visual-Environment, en este trabajo se realizó el cálculo numérico y el análisis del campo de tensiones residuales bajo diferentes temperaturas de precalentamiento para la soldadura de chapas disimilares Q345/2Cr13. Se estudiaron principalmente los efectos de diferentes temperaturas de precalentamiento en la tensión residual posterior a la soldadura. Los resultados mostraron que las diferentes temperaturas de precalentamiento tienen poco efecto sobre la tensión residual lateral, mientras que la tensión residual longitudinal y la inicial y final de la soldadura tienen mayores impactos. Para que la diferencia de tensiones residuales entre los dos metales base no sea demasiado elevada, la soldadura de chapas disimilares debe adoptar una temperatura de precalentamiento moderada.

INTRODUCCIÓN

El calentamiento durante el proceso de soldadura y el posterior enfriamiento rápido son propensos a generar tensiones residuales y deformaciones en la soldadura conjunta y sus proximidades [1]. La tensión residual generada puede alcanzar el límite elástico del metal base, lo que deteriora las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión del material durante el servicio, como el agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC), la fatiga y el fallo frágil en la zona de soldadura [2]. La tensión residual de la soldadura puede reducirse o eliminarse mediante una serie de métodos termodinámicos, y la tensión residual puede reducirse mediante precalentamiento, secuencia de soldadura adecuada[3], et al. Las investigaciones [4-6] descubrieron que el precalentamiento puede mejorar el rendimiento de la soldadura de los materiales, por un lado, el precalentamiento retrasa la velocidad de enfriamiento de la soldadura y del metal base y aumenta la rigidez del material a bajas temperaturas; por otro lado, se reduce la magnitud de la tensión de contracción, por lo que el precalentamiento es una de las formas eficaces de reducir el agrietamiento del metal base y del metal de soldadura. Sin embargo, el precalentamiento también puede tener efectos adversos [7,8], los límites de grano son propensos a la fragilización debido a largos periodos de alta temperatura, los granos de la zona de fusión y de la zona afectada por el calor se desbastan fácilmente, y la zona de licuefacción de los límites de grano se ensancha, la ductilidad de la unión se deteriora y la sensibilidad a la fisuración aumenta. Por lo tanto, el estudio del campo de la tensión residual de la soldadura tiene un significado práctico importante en la mecánica de la soldadura, y el desarrollo de la tecnología de simulación numérica hace que la investigación de la tensión residual después de la soldadura sea más eficiente [9].

Hay estudios que han demostrado que una temperatura de precalentamiento adecuada puede reducir la tensión residual y mejorar la seguridad de los componentes soldados [5,6].