服役条件下螺旋焊接管线钢疲劳裂纹扩展机理分析

X65管线钢焊接裂纹分析

分析了卷板质量、成型应力、水压试验及包申格效应等因素对螺旋埋弧焊管机械性能的影响,提出通过调整卷板化学成分,改进轧制工艺和成型工艺,减小包申格效应的影响来提高螺旋埋弧焊管的机械性能,以满足未来输油、输气管线的要求。

对x80级钢螺旋缝埋弧焊接钢管材料进行轴向拉伸预应变量与拉伸性能关系的试验研究。结果表明:随着预应变量的增加(≥1.5%),管体横向的屈服强度上升,而抗拉强度则无明显变化。

焊接是管线建设的关键技术之一,随着我国管线钢的快速发展,越来越需要匹配的焊接技术来满足管线的建设。分析了激光焊在管道焊接中的优缺点,并采用高功率激光焊接设备,对板厚为16mm的x52管线钢进行焊接,x射线探伤检测焊缝无裂纹,采用光学显微镜分析了焊接接头的焊缝结晶特性和微观组织。根据美国石油学会标准apispec5l管线钢规范,对焊接接头进行了力学性能试验。结果表明:焊接接头的抗拉强度达480mpa,断于母材;180°接头弯曲未出现裂纹;-20℃焊缝金属冲击韧性cvn=279j,熔合区冲击韧性cvn=282j,热影响区冲击韧性cvn=212j,焊接接头的最大硬度分布在焊缝下部,为270hv左右。研究表明,各项性能均满足管线钢焊接的要求。

进行2024-t3铝合金标准中心裂纹拉伸试件4种典型环境下的裂纹扩展试验,以试验数据为基础,通过对一般环境下的裂纹扩展模型进行修正,建立腐蚀环境下的裂纹扩展模型。对试验结果的分析处理表明,该模型能够很好描述各种典型腐蚀环境下裂纹稳定扩展阶段的裂纹扩展速率,能够较准确估算裂纹扩展寿命,腐蚀修正系数清楚地反映腐蚀影响的程度。通过对单一介质环境腐蚀修正系数的加权组合,模型可以推广应用于复杂环境下裂纹扩展分析。该模型便于充分利用现有材料裂纹扩展性能的数据。

汉中市汉江桥闸工程主桥为下承式钢管拱桥,施工前,对x70管线钢1016×17.5mm螺旋焊接钢管通过火工升温工艺进行弯管加工试验。试验说明:正火(高温加热)+空气自然冷却的热弯技术基本可行,x70管线钢钢管可以替代原设计的q345d钢材卷制焊接管。本文依据试验资料,对这一技术过程进行了总结,可供今后类似工程借鉴。

平面应变压缩实验机对x70管线钢在平面应变压缩条件下的再结晶行为进行了研究.研究表明在实验条件下,本钢种只发生动态回复,不发生动态再结晶.同时探索出一种新的管线钢原奥氏体晶界腐蚀方法.

采用有限元法对低匹配条件下x80钢级管线钢焊接接头的变形能力进行了研究。结果表明,随着平均应变的增大,变形逐渐向焊缝区集中,且焊缝强度越低造成的应变集中越严重,焊接接头的变形能力越低。5%、10%低匹配的焊接接头的变形能力分别为0.7%、1.5%。

以旅顺至大连海底油气输送焊接管线为例,依据英国bs7910标准中的疲劳评定规程,对管线敷设过程中受到周期循环海浪施加在管线上的震动(viv)载荷作用时管线的疲劳性能进行了工程临界评定,得到了不同水深、不同敷设跨距、不同缺陷形式和位置及不同错边量条件下管道焊接接头的使用寿命,为海底管线敷设工程的定期维护提供了理论依据。

依据bs7910∶1999标准对含埋藏裂纹的管道焊接接头进行了安全评定,评定中采用了断裂和疲劳评定相结合的评定方法,并给出了临界裂纹、断裂评定裂纹容许曲线和考虑疲劳的裂纹容许曲线。

80管线钢焊接

80管线钢焊接PPT

采用管道输送石油或天然气是最经济、最安全的运输方式。随着国民经济的发展,天然气工业越来越受到重视。我国在西气东输国家重点工程建设中,对x70、x80管线钢进行了成功的研制、开发。在西气东输二线工程中,将大规模的采用x80钢进行管线铺设。介绍了西气东输二线工程的几个突出特点。论述了高强度管线钢的发展历程。并且对于管线钢的三个类型进行了分析。重点论述了x80钢的焊接性,分析了焊接裂纹、haz的软化、焊缝与管材的强韧匹配等。并且对于x80钢的试验、研究、以及焊接等应用情况做了介绍。

为研究厚板的原始焊接板厚及取样位置对疲劳裂纹扩展速率的影响规律,完成了14mnnbq钢5种原始焊接板厚(40mm、50mm、60mm、80mm和100mm),共计30个疲劳试件的裂纹扩展试验。运用数理统计方法回归处理试验数据,得到了在给定置信水平下的5组da/dn-δk曲线以及paris公式的拟合值参量,同时还得到了100mm厚板不同取样部位的da/dn-δk曲线。结果表明:随着原始焊接板厚的增加,疲劳裂纹扩展速率也在加大;受取样位置的影响,表面试件比中部试件的疲劳裂纹扩展速率快。

疲劳裂纹的产生以及扩展对结构件的安全使用存在着巨大的隐患,掌握疲劳裂纹扩展的基本规律和熟悉影响疲劳裂纹扩展的因素是非常必要的。对疲劳裂纹扩展的基本规律和影响因素进行了分析,并举例应用断裂力学的理论对焊接结构疲劳裂纹的扩展寿命进行了估算。

采用焊接热模拟方法研究了线能量对x120管线钢haz韧性的影响,并通过3种不同成分焊丝与焊剂的匹配试验,确定了x120管线钢的最佳焊材匹配方案。以确定的工艺参数对jco成型的x120管线钢进行了焊接实践,并对焊后钢管的性能进行了分析。研究表明,当线能量为35kj.cm-1时,x120管线钢haz具有最高的韧性值;目前现有的焊接材料较难实现x120管线钢的过匹配焊接,应重点开发x120管线钢专用焊材;与普通管线钢具有较佳的弯曲变形能力不同,x120钢管在8倍壁厚的弯轴直径下弯曲出现裂纹,这主要是因为x120钢管焊缝cghaz晶粒长大明显,组织中m/a数量多,呈长条状分布,导致了x120钢管焊缝cghaz的脆化。

对国产x80管线钢进行了手工焊焊接性能实验,并对其焊接接头的强度、低温韧性和冷弯性能进行了检验,结果表明,该管线钢焊接性能良好。

金属铸锻焊技术casting·forging·welding2010年9月 hotworkingtechnology2010,vol.39,no.17 高强度桥梁钢焊接接头疲劳裂纹扩展速率的研究 贾坤宁，王海东，姜秋月 （长春工程学院机电学院，吉林长春130012） 摘要：利用高频疲劳试验机对高强度桥梁钢的母材、热影响区和焊缝的疲劳裂纹扩展速率进行了测定，并结合疲劳 扩展断口分析各部位疲劳裂纹扩展快慢的原因。结果表明，高强度桥梁钢焊接接头中焊缝裂纹扩展速率最低，抗疲劳裂纹 扩展能力最高；母材疲劳裂纹扩展速率最高，抗疲劳裂纹扩展能力最差；热影响区介于二者之间。焊缝的疲劳断裂模式是以 穿晶断裂为主，母材是以沿z字形路径扩展的沿晶断裂为主，热影响区则介于两者之间。 关键词：桥梁钢；焊接接头；疲劳裂纹扩展速率 中图分类号：tg40

采用标准紧凑拉伸ct试样及改进型ct试样,研究了螺旋桨用铜合金zcual8mn14fe3ni2在空气、自来水及3.5%氯化钠水溶液中的疲劳裂纹扩展特性。结果显示:在自来水中,试验材料的疲劳裂纹扩展速率与在空气中的差别不大,表明自来水对试验材料的腐蚀作用不明显;当应力强度因子范围δk在(17~32)mpa.m1/2之间变化时,在3.5%氯化钠水溶液中,试验材料的疲劳裂纹扩展速率明显比在空气中时快,表明试验材料同时受到了腐蚀作用,但当应力强度因子范围δk大于32mpa.m1/2时,这种腐蚀作用却随着δk的增加在逐渐弱化。研究结果为试验材料的工程应用提供了依据。

通过对x80级管线钢管材及焊材化学成分、力学性能的阐述,进一步剖析焊条电弧焊从根焊、热焊、填充焊到盖面焊的焊接工艺参数,为今后国内大口径x80级管线钢焊条电弧焊焊接施工提供了详实的数据。

简述了焊接裂纹的分类及形态分布。对螺旋埋弧焊管焊接过程中出现的结晶裂纹和延迟裂纹的产生原因、形成机理、影响因素、防治措施等进行了分析阐述,同时提出了相应的解决措施。

完成了q235钢带缺口试件的疲劳试验,并获得了裂纹扩展过程的数字图像。提出了一种改进的分形维数算法,用分形维数作为参量,描述了裂纹的扩展过程。计算结果显示,q235钢带缺口试件的裂纹扩展过程具有很好的分形特征,给出了载荷峰值、载荷周期与分形维数的关系。