Numerical and Experimental Determination of the Residual Stress State in Multipass Welded API 5L X70 Plates* Translated title: Eigenspannungsverteilung in einer mit Mehrlagentechnik geschweißten API 5L X70 Stahlplatte

Abstract

Residual stress distributions in multipass welded API 5L X70 steel plates were determined by numerical and experimental methods. SYSWELD finite element software was used for numerical simulations. Microstructure variations were also considered for calculation of residual stresses. The continuous cooling transformation diagram was obtained via JMatPro software. The results showed that residual stress distribution is sensitive to number of weld passes, and microstructure changes. The simulation results were compared with those obtained by Magnetic Barkhausen Noise measurements on the welded plates. Simulation and experimental results gave qualitatively similar tendencies for the variation of the residual stress state.

Kurzfassung

Die diesem Beitrag zugrunde liegende Forschungsstudie beschäftigt sich mit einem rechnerischen Ansatz zur Eigenspannungsentwicklung und deren Verteilung mittels Finite-Elemente-Analyse (FEA). Hierzu wurden anfangs die Temperaturfelder berechnet und mittels der experimentell bestimmten Temperaturen validiert. In der Fortführung wurden die entsprechenden Eigenspannungsfelder für jede Lage numerisch simuliert und zu einem Gesamtbild zusammengefügt. Die mikrostrukturellen Veränderungen in Verbindung mit den verschiedenen Streckenenergien und Schweißlagen wurden ebenfalls berücksichtigt. Die berechneten Ergebnisse wurden mit experimentellen Messungen der Eigenspannungen unter Verwendung der Barkhausenrauschen-Technik verglichen. Die Ergebnisse zeigen, wie sensitiv die Eigenspannungsverteilung bezüglich der Kombination der Schweißlagen, der Schweißparameter und der Einspannbedingungen ist. Daraus lässt sich entsprechend schließen, daß die optimalen Kombinationen der relevanten Parameter, ebenso wie die entsprechenden Grenzen klar definiert werden müssen.