服役條件下螺旋焊接管線鋼疲勞裂紋擴展機理分析

X65管線鋼焊接裂紋分析

分析了卷板質(zhì)量、成型應(yīng)力、水壓試驗及包申格效應(yīng)等因素對螺旋埋弧焊管機械性能的影響,提出通過調(diào)整卷板化學(xué)成分,改進軋制工藝和成型工藝,減小包申格效應(yīng)的影響來提高螺旋埋弧焊管的機械性能,以滿足未來輸油、輸氣管線的要求。

對x80級鋼螺旋縫埋弧焊接鋼管材料進行軸向拉伸預(yù)應(yīng)變量與拉伸性能關(guān)系的試驗研究。結(jié)果表明:隨著預(yù)應(yīng)變量的增加(≥1.5%),管體橫向的屈服強度上升,而抗拉強度則無明顯變化。

焊接是管線建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一,隨著我國管線鋼的快速發(fā)展,越來越需要匹配的焊接技術(shù)來滿足管線的建設(shè)。分析了激光焊在管道焊接中的優(yōu)缺點,并采用高功率激光焊接設(shè)備,對板厚為16mm的x52管線鋼進行焊接,x射線探傷檢測焊縫無裂紋,采用光學(xué)顯微鏡分析了焊接接頭的焊縫結(jié)晶特性和微觀組織。根據(jù)美國石油學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)apispec5l管線鋼規(guī)范,對焊接接頭進行了力學(xué)性能試驗。結(jié)果表明:焊接接頭的抗拉強度達(dá)480mpa,斷于母材;180°接頭彎曲未出現(xiàn)裂紋;-20℃焊縫金屬沖擊韌性cvn=279j,熔合區(qū)沖擊韌性cvn=282j,熱影響區(qū)沖擊韌性cvn=212j,焊接接頭的最大硬度分布在焊縫下部,為270hv左右。研究表明,各項性能均滿足管線鋼焊接的要求。

進行2024-t3鋁合金標(biāo)準(zhǔn)中心裂紋拉伸試件4種典型環(huán)境下的裂紋擴展試驗,以試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過對一般環(huán)境下的裂紋擴展模型進行修正,建立腐蝕環(huán)境下的裂紋擴展模型。對試驗結(jié)果的分析處理表明,該模型能夠很好描述各種典型腐蝕環(huán)境下裂紋穩(wěn)定擴展階段的裂紋擴展速率,能夠較準(zhǔn)確估算裂紋擴展壽命,腐蝕修正系數(shù)清楚地反映腐蝕影響的程度。通過對單一介質(zhì)環(huán)境腐蝕修正系數(shù)的加權(quán)組合,模型可以推廣應(yīng)用于復(fù)雜環(huán)境下裂紋擴展分析。該模型便于充分利用現(xiàn)有材料裂紋擴展性能的數(shù)據(jù)。

漢中市漢江橋閘工程主橋為下承式鋼管拱橋,施工前,對x70管線鋼1016×17.5mm螺旋焊接鋼管通過火工升溫工藝進行彎管加工試驗。試驗說明:正火(高溫加熱)+空氣自然冷卻的熱彎技術(shù)基本可行,x70管線鋼鋼管可以替代原設(shè)計的q345d鋼材卷制焊接管。本文依據(jù)試驗資料,對這一技術(shù)過程進行了總結(jié),可供今后類似工程借鑒。

平面應(yīng)變壓縮實驗機對x70管線鋼在平面應(yīng)變壓縮條件下的再結(jié)晶行為進行了研究.研究表明在實驗條件下,本鋼種只發(fā)生動態(tài)回復(fù),不發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶.同時探索出一種新的管線鋼原奧氏體晶界腐蝕方法.

采用有限元法對低匹配條件下x80鋼級管線鋼焊接接頭的變形能力進行了研究。結(jié)果表明,隨著平均應(yīng)變的增大,變形逐漸向焊縫區(qū)集中,且焊縫強度越低造成的應(yīng)變集中越嚴(yán)重,焊接接頭的變形能力越低。5%、10%低匹配的焊接接頭的變形能力分別為0.7%、1.5%。

以旅順至大連海底油氣輸送焊接管線為例,依據(jù)英國bs7910標(biāo)準(zhǔn)中的疲勞評定規(guī)程,對管線敷設(shè)過程中受到周期循環(huán)海浪施加在管線上的震動(viv)載荷作用時管線的疲勞性能進行了工程臨界評定,得到了不同水深、不同敷設(shè)跨距、不同缺陷形式和位置及不同錯邊量條件下管道焊接接頭的使用壽命,為海底管線敷設(shè)工程的定期維護提供了理論依據(jù)。

依據(jù)bs7910∶1999標(biāo)準(zhǔn)對含埋藏裂紋的管道焊接接頭進行了安全評定,評定中采用了斷裂和疲勞評定相結(jié)合的評定方法,并給出了臨界裂紋、斷裂評定裂紋容許曲線和考慮疲勞的裂紋容許曲線。

80管線鋼焊接

80管線鋼焊接PPT

采用管道輸送石油或天然氣是最經(jīng)濟、最安全的運輸方式。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,天然氣工業(yè)越來越受到重視。我國在西氣東輸國家重點工程建設(shè)中,對x70、x80管線鋼進行了成功的研制、開發(fā)。在西氣東輸二線工程中,將大規(guī)模的采用x80鋼進行管線鋪設(shè)。介紹了西氣東輸二線工程的幾個突出特點。論述了高強度管線鋼的發(fā)展歷程。并且對于管線鋼的三個類型進行了分析。重點論述了x80鋼的焊接性,分析了焊接裂紋、haz的軟化、焊縫與管材的強韌匹配等。并且對于x80鋼的試驗、研究、以及焊接等應(yīng)用情況做了介紹。

為研究厚板的原始焊接板厚及取樣位置對疲勞裂紋擴展速率的影響規(guī)律,完成了14mnnbq鋼5種原始焊接板厚(40mm、50mm、60mm、80mm和100mm),共計30個疲勞試件的裂紋擴展試驗。運用數(shù)理統(tǒng)計方法回歸處理試驗數(shù)據(jù),得到了在給定置信水平下的5組da/dn-δk曲線以及paris公式的擬合值參量,同時還得到了100mm厚板不同取樣部位的da/dn-δk曲線。結(jié)果表明:隨著原始焊接板厚的增加,疲勞裂紋擴展速率也在加大;受取樣位置的影響,表面試件比中部試件的疲勞裂紋擴展速率快。

疲勞裂紋的產(chǎn)生以及擴展對結(jié)構(gòu)件的安全使用存在著巨大的隱患,掌握疲勞裂紋擴展的基本規(guī)律和熟悉影響疲勞裂紋擴展的因素是非常必要的。對疲勞裂紋擴展的基本規(guī)律和影響因素進行了分析,并舉例應(yīng)用斷裂力學(xué)的理論對焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋的擴展壽命進行了估算。

采用焊接熱模擬方法研究了線能量對x120管線鋼haz韌性的影響,并通過3種不同成分焊絲與焊劑的匹配試驗,確定了x120管線鋼的最佳焊材匹配方案。以確定的工藝參數(shù)對jco成型的x120管線鋼進行了焊接實踐,并對焊后鋼管的性能進行了分析。研究表明,當(dāng)線能量為35kj.cm-1時,x120管線鋼haz具有最高的韌性值;目前現(xiàn)有的焊接材料較難實現(xiàn)x120管線鋼的過匹配焊接,應(yīng)重點開發(fā)x120管線鋼專用焊材;與普通管線鋼具有較佳的彎曲變形能力不同,x120鋼管在8倍壁厚的彎軸直徑下彎曲出現(xiàn)裂紋,這主要是因為x120鋼管焊縫cghaz晶粒長大明顯,組織中m/a數(shù)量多,呈長條狀分布,導(dǎo)致了x120鋼管焊縫cghaz的脆化。

對國產(chǎn)x80管線鋼進行了手工焊焊接性能實驗,并對其焊接接頭的強度、低溫韌性和冷彎性能進行了檢驗,結(jié)果表明,該管線鋼焊接性能良好。

金屬鑄鍛焊技術(shù)casting·forging·welding2010年9月 hotworkingtechnology2010,vol.39,no.17 高強度橋梁鋼焊接接頭疲勞裂紋擴展速率的研究 賈坤寧，王海東，姜秋月 （長春工程學(xué)院機電學(xué)院，吉林長春130012） 摘要：利用高頻疲勞試驗機對高強度橋梁鋼的母材、熱影響區(qū)和焊縫的疲勞裂紋擴展速率進行了測定，并結(jié)合疲勞 擴展斷口分析各部位疲勞裂紋擴展快慢的原因。結(jié)果表明，高強度橋梁鋼焊接接頭中焊縫裂紋擴展速率最低，抗疲勞裂紋 擴展能力最高；母材疲勞裂紋擴展速率最高，抗疲勞裂紋擴展能力最差；熱影響區(qū)介于二者之間。焊縫的疲勞斷裂模式是以 穿晶斷裂為主，母材是以沿z字形路徑擴展的沿晶斷裂為主，熱影響區(qū)則介于兩者之間。 關(guān)鍵詞：橋梁鋼；焊接接頭；疲勞裂紋擴展速率 中圖分類號：tg40

簡述了焊接裂紋的分類及形態(tài)分布。對螺旋埋弧焊管焊接過程中出現(xiàn)的結(jié)晶裂紋和延遲裂紋的產(chǎn)生原因、形成機理、影響因素、防治措施等進行了分析闡述,同時提出了相應(yīng)的解決措施。

完成了q235鋼帶缺口試件的疲勞試驗,并獲得了裂紋擴展過程的數(shù)字圖像。提出了一種改進的分形維數(shù)算法,用分形維數(shù)作為參量,描述了裂紋的擴展過程。計算結(jié)果顯示,q235鋼帶缺口試件的裂紋擴展過程具有很好的分形特征,給出了載荷峰值、載荷周期與分形維數(shù)的關(guān)系。

x70是一種微合金高強度管線鋼,起源于上個世紀(jì)的70年代的國外。本文通過對巴西管線建設(shè)中x70管線鋼的自動焊工藝的系統(tǒng)分析,進行了優(yōu)勢對比和特性探究,以便改進我國的管線自動焊焊接施工工藝,提高我國管線建設(shè)技術(shù)。

通過斷口形貌觀察、x射線能譜檢測、痕跡分析等試驗方法,對某型飛機對接螺栓產(chǎn)生裂紋的原因進行了分析。結(jié)果表明,對接螺栓的裂紋性質(zhì)為微動疲勞裂紋;表層微動疲勞裂紋產(chǎn)生后,進一步發(fā)生了鎘脆開裂;微動疲勞裂紋在飛機末次大修前就已形成,在大修鍍鎘時鎘滲入裂紋內(nèi)部,并導(dǎo)致了對接螺栓在大修后的使用中裂紋發(fā)生鎘脆擴展。