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Simulation de la distorsion des soudures avec Ansys
CADFEM développe pour la SBN Siemens Energy un modèle transitoire pour le calcul des déformations de soudage des plaques tubulaires pour les échangeurs de chaleur à haute pression.

Simulation pour le compte de Schoeller-Bleckmann Nitec

Branche : Construction de machines et d’installationsDiscipline: Mécanique des structures, Thermique

Pour le compte de SBN, un modèle transitoire pour le calcul des déformations de soudage des plaques tubulaires des échangeurs de chaleur haute pression a été créé avec Ansys Workbench et l'outil de simulation de soudage VWS de CADFEM.

Résumé

Tâche

Une couche d'un matériau résistant à la corrosion est soudée sur les ébauches forgées des plaques tubulaires en acier pour appareils sous pression. L'objectif était de déterminer à l'avance la déformation de soudure, en fonction des dimensions de la plaque et de la combinaison des matériaux.

Solution

Pour pouvoir prédire la déformation de la soudure, un modèle paramétrique a été créé dans Ansys Workbench. L'outil de simulation de soudage VWS de CADFEM a permis de déterminer le comportement de dilatation mécanique, ainsi que les effets de plastification

Avantages clients

En calculant la déformation de soudage pour les dimensions et les matériaux respectifs, le composant peut être fabriqué correctement. Le risque de déformation de soudage excessive ou de hauteur de cône incorrecte a ainsi été éliminé, de sorte que les coûts élevés de retouche et les retards de livraison appartiennent désormais au passé.

Détails du projet

Tâche

Schoeller-Bleckmann Nitec, un des principaux fabricants d'équipements haute pression pour l'industrie pétrochimique, fournit entre autres des échangeurs de chaleur. Leurs surfaces intérieures sont exposées à des substances corrosives telles que l'ammoniac et l'urée. Pour cette raison, une couche d'un matériau résistant à la corrosion est soudée sur l'ébauche forgée des plaques tubulaires en acier pour appareils sous pression. Ce soudage par accumulation sur une grande surface entraîne inévitablement une déformation de la soudure. La surface doit donc être rendue plane après le soudage. Si la déformation de la soudure est supérieure à l'épaisseur de la soudure, le revêtement sera retiré. Afin d'obtenir une pièce plate malgré la déformation due au soudage, un cône est préfabriqué sur le flanc de forgeage (Fig. 1 ci-dessus), qui doit être conçu en fonction des dimensions de la plaque et de la combinaison de matériaux, mais qui n'a pu être déterminé à l'avance jusqu'à présent.


Avantages clients

En calculant la déformation de soudage pour les dimensions et les matériaux respectifs, le composant peut être fabriqué correctement. La pente résultant du calcul FE (Fig. 2) est directement utilisée comme nouvelle règle de conception pour déterminer la hauteur de cône appropriée en fonction des proportions respectives des plaques tubulaires. Les risques de déformation de soudage excessive ou de hauteur de cône incorrecte a ainsi été éliminé, de sorte que les coûts élevés de retouche et les retards de livraison appartiennent désormais au passé. En outre, les ingénieurs de Schoeller-Bleckmann Nitec ont encore étendu leur expertise dans le domaine du soudage par accumulation de grandes surfaces. Cela leur permet de définir ou d'ajuster de manière plus ciblée les paramètres décisifs pour du processus.


Solution

Pour pouvoir prédire la déformation de la soudure, un modèle paramétrique a été créé dans Ansys Workbench. Sur cette base, la distribution de température à tout moment (transitoire) , le comportement de dilatation mécanique (expansion thermique) et les effets de plastification peuvent être déterminés avec l'outil de simulation de soudage VWS de CADFEM. Par conséquent, la distorsion peut être prédite pour un large éventail de dimensions de plaques, de combinaisons de matériaux et de paramètres de processus.


Directeur de la communication

Produits du projet