未焊透对焊接接头强度和寿命的影响

压力容器焊接缺陷的安全评定一直是人们关注的问题。本文研究了单面焊未焊透对压力容器用钢焊接接头强度和寿命的影响,给出了含未焊透缺陷焊接结构的极限载荷和疲劳扩展寿命的估算方法。     

未焊透焊接接头疲劳性能研究的极大似然方法

基于极大似然原理,推导出关于疲劳寿命的极大似然函数,并证明了将极大似然方法用于疲劳分析的可行性。按照得到的极大似然方法,进行了含未焊透缺陷接头的疲劳试验,得到了相应的P-S-N曲线。结果表明,用极大似然法研究含未焊透缺陷焊接接头的疲劳性能,减少了试验工作量和试验费用,而且试验数据可靠,极具推广价值。     

对接接头疲劳强度的概率断裂力学研究

利用边界元方法，对对接焊接接头进行了详细的参数应力分析，给出了“未开裂面”应力分布表达式：导出了对接接头应力强度因子的权函数，应用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法模拟材料性能、几何尺寸等方面的分散性，给出了对接接头疲劳强度的概率断裂力学研究方法。数值模拟与疲劳试验基本一致。     

E36—E35钢T型焊接接头疲劳强度研究

用于建造海洋平台管节点的抗层状撕裂钢－Ｅ３６－Ｅ３５钢Ｔ型焊接接头进行了空气人造海水、阴极保护三种环境皮劳强度研究。讨论、分析了腐蚀环境、阴极保护对Ｅ３６－Ｅ３５钢Ｔ型焊接接头疲劳强度的影响，以及Ｔ型焊接接头与Ｔ型管节点疲劳试验结果的相关性，提出了腐蚀影响效应数学模型和Ｔ型焊接接头与Ｔ型管节点疲劳曲线的相关图。     

海洋平台用钢板状焊接接头的低温疲劳试验

在ＰＬＧ－３００ＫＮ高频疲劳试验机上配备低温环境室及其控制系统，对海洋平台用钢（Ａ５３７）焊接接头在低温和室温下进行了疲劳试验。试验结果表明：在高应力幅区，当应力幅值大于低温安全临界应力幅值时，低温环境会降低焊接接头的疲劳寿命，安全性差；在低应力幅区，当应力幅值小于低温安全临界应力幅值时，低温环境反而会增加焊接接头的疲劳寿命，安全性好。在低温环境中，大的交变载荷对接头的疲劳强度影响很大。     

低热输入多丝埋弧焊工艺研究

研究开发出了一种新型高强度、大壁厚UOE钢管埋弧焊工艺。该工艺采用小直径焊丝作为多丝焊的前丝(第1丝),将焊接热输入降低25%,细化了热影响区原始奥氏体的晶粒尺寸,从而提高了API X65钢级大壁厚管线钢管焊缝热影响区的韧性。试验结果表明,该工艺可以实现焊接接头完全焊透,同时具有充足的熔敷金属,达到了与传统方法相同的熔深。通过超声波和射线检测,焊缝均未发现未焊透、夹渣等焊接缺陷,焊缝形貌良好。     

深水SCR X65管线钢环缝无衬垫全自动GMAW焊接接头疲劳行为

对钢悬链线立管X65管线钢进行无衬垫全自动熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding,GMAW),然后对焊接接头开展疲劳试验。疲劳试验载荷值根据API RP 2A-WSD的规定进行设定,为了弥补小尺寸试件焊接残余应力的释放,对焊接后的管子测试残余应力,将残余应力作为平均应力进行考虑。在疲劳试验后,采用扫描电镜进行疲劳断口分析。试验结果表明,X65管线钢环缝无衬垫全自动GMAW焊接接头在高、中、低3个应力水平下的疲劳寿命最低值和平均值均高于API RP 2A-WSD标准的要求,疲劳断裂以盖面焊缝焊趾断裂为主。疲劳断口分析结果表明,部分试件盖面焊缝焊趾处存在微咬边缺陷,根部焊缝存在微小未熔合缺陷。     

海洋隔水管对接环焊缝接头高周疲劳性能研究

采用四点弯曲疲劳试验法,测试了海洋隔水管道X80／x80J对接环焊缝高周疲劳性能。综合分析了应力集中、显微组织和硬度对裂纹萌生位置的影响。结果表明,有余高焊接接头疲劳裂纹在焊趾处萌生并向热影响区扩展,去除余高的焊接接头疲劳裂纹从焊缝处萌生并沿焊缝扩展;焊缝余高引起的应力集中是降低焊接接头疲劳性能的主要因素,有余高焊接接头的疲劳极限为216MPa,去除余高的焊接接头疲劳极限为400MPa。     

焊缝余高及去应力退火对X80钢管焊接接头疲劳性能的影响

采用MTS Landmark 370型疲劳试验机研究了焊缝余高和去应力退火对X80大变形管线钢管焊接接头的拉-拉疲劳寿命的影响;采用显微硬度计和扫描电镜分析了焊接接头的硬度及疲劳断口形貌。结果表明:去除焊缝余高和去应力退火处理能够延长X80大变形管线钢管焊接接头的疲劳裂纹萌生寿命,提高其疲劳寿命;疲劳裂纹在内焊缝的焊趾处或者紧邻熔合线的热影响区萌生;焊缝余高引起的应力集中和热影响区软化是影响疲劳裂纹萌生的关键因素。     

API X52焊管管母及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率

对两种X52管线钢管母及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率进行了测试，发现两种焊管管母虽有50MPa以上强度差，但几乎有相同的疲劳裂纹扩展速率。而且，两种焊管焊缝及热影响区的疲劳裂纹扩展速率均低于管母，但在排除焊接残余应力导致的裂纹闭合效应后，两种焊管焊接接头的疲劳裂纹扩展速率均与管母相当。     

CT110连续油管环焊工艺对焊接接头组织性能的影响

为了确保连续油管现场修复对接焊缝性能,提高连续油管的使用寿命,设计了两种CT110连续油管环焊对接工艺方案,并进行了焊接试验。采用金相组织分析、显微硬度测试、拉伸性能检测及疲劳试验等方法,分析了两种工艺方案下焊接接头的组织与力学性能。结果显示,两种工艺下所焊CT110连续油管焊接接头的焊缝及热影响区粗晶区组织均以铁素体和粒状贝氏体为主,显微硬度及抗拉强度相当,但工艺方案二所焊接头均匀变形能力更强,疲劳寿命相对提高92%。研究表明,采用工艺方案二将盖面层改为两道焊的工艺措施,能够降低因焊接热作用引起的热影响区回复与再结晶程度,提高焊接接头均匀变形能力,从而提高接头抗低周疲劳性能。     

X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能的研究

为了研究X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能,采用MTS和INSTRON万能力学试验机测得了全壁厚X80大应变钢管焊接接头的疲劳寿命及焊接热影响区的疲劳裂纹扩展速率,并采用Gleeble-3500热模拟试验研究了焊接热循环不同峰值温度对组织和性能的影响。结果表明,焊接接头的疲劳性能显著降低,在相同的疲劳寿命条件下,其疲劳裂纹应力降低约100 MPa以上;疲劳裂纹均在焊趾处萌生,并向内沿热影响区扩展;而疲劳裂纹在热影响区的扩展速率随其通过的不同区域而变化。经焊接热循环后,热影响区呈现弱化趋势,强度最低点出现在细晶区,然而细晶区良好的塑韧性有利于抑制疲劳裂纹扩展,改善疲劳性能。     

TC18钛合金薄壁壳体真空电子束焊接形性控制研究

为了实现薄壁TC18钛合金真空电子束焊接形性的合理控制,采用表面聚焦方式,在焊接速度600 mm/s,焊接束流16 mA,聚焦电流1 905 mA的条件下,进行了2.0 mm厚Φ150 mm×100 mm × 2 mm规格TC18薄壁圆筒环缝对接试验研究,并对焊接接头进行了无损探伤和力学性能测试。测试结果显示,2.0 mm厚TC18真空电子束焊接接头拉伸强度为1 053 MPa,达到基材抗拉强度的97%,弯曲角为52°,达到基材弯曲角的94.5%,焊接接头力学性能满足设计要求。研究表明,焊接时采用束流圆形扫描可有效抑制熔深不稳定现象,消除了烧穿和未焊透缺陷;通过组合采用高能束热源、定位焊固定和工装拘束等多种措施,有效地控制了薄壁高强钛合金壳体的焊接变形。     

连续管疲劳寿命试验研究

摘 要:针对油田连续管实际作业工况,研制开发出了基于塑性变形下的连续管低周疲劳试验机。通过CT80钢级连续管疲劳试验表明,随着连续管管径减小或壁厚增加,疲劳寿命明显增加;管内压力增加时,疲劳寿命明显降低;同钢级连续管屈服强度越高,疲劳寿命越高。同时表明,连续管表面缺陷和内部夹杂物会对其疲劳寿命产生极大影响,缺陷和夹杂物尺寸越大,疲劳寿命越低;带有环焊缝对接接头的连续管疲劳寿命明显低于管体寿命。     

西气东输用焊接钢管疲劳可靠性寿命评估

通过疲劳试验, 建立了西气东输用X70焊管焊接接头材料在 0 5、0 999、0 999 9和0 999 99等 4种可靠度下的疲劳寿命曲线, 即P S N曲线; 根据西气东输管道输气量不均匀系数,建立了X70焊接钢管所承受的载荷谱; 基于焊接接头材料可靠性疲劳寿命P S N曲线和管道载荷谱,采用Miner累积损伤准则, 估算了X70焊管的疲劳可靠性寿命。在 0 999、0 999 9和 0 999 99等 3种目标可靠度下, 西气东输用X70焊管的疲劳寿命均超过 30a, 在管道设计寿命内X70焊管不会发生疲劳破坏。