X80管线钢管环焊缝二级安全评定研究

根据英国结构完整性评定方法BS 7910:2005标准,在给定裂纹尺寸、载荷条件下,针对国产高铌X80管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹、埋藏裂纹进行二级安全评定。根据母材、全焊缝拉伸试验和CTOD（裂纹尖端张开位移）试验结果,建立了高铌X80管线钢管环焊缝接头的二级评定曲线。结果显示,评定点均在评定曲线范围内,说明该结构是安全的。研究结果为国产高铌X80钢管的工程应用提供了依据。     

焊缝非匹配海管缺陷的安全评定

在给定裂纹尺寸和载荷条件下，根据CTOD(裂纹尖端张开位移)试验结果，采用英国标准协会提出的BS7910方法，针对EH36管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹进行评定。根据拉伸试验结果，建立了管线钢焊接接头焊缝的一级、二级评定曲线。评定结果表明，不论是采用一级或是二级评定，评定点均不在评定曲线定义的范围内，说明不能验收该结构。     

基于BS7910复合管海底管道对接焊缝ECA评估研究

依据英国标准BS7910对含缺陷复合管海底管道对接接头进行了工程临界评估（ECA）。根据管体与焊缝拉伸试验结果确定评定曲线;按照DNV—OS—F101标准对管道取样,进行焊缝和HAZ的CTOD试验,选取最低值作为评定断裂韧性值;在评定计算中分别考虑了静态应力、循环应力、残余应力和应力集中等影响,给出了在敷设条件下考虑疲劳和不考虑疲劳时表面裂纹的极限尺寸。评估结果较DNV—OS—F101规定尺寸宽松,可见复合管含缺陷焊接接头安全裕度很高,从而为海底管道敷设过程中的焊接缺陷评估和验收提供了经验和依据。     

高钢级管道环焊缝缺陷容限尺寸数值分析

采用数值模拟方法研究了X70和X80管道的缺陷容限尺寸和抗断裂能力。研究结果表明,缺陷容限尺寸与焊接接头匹配性能有着密切的联系,无论是气孔容限尺寸还是裂纹容限尺寸,都随匹配系数的增加而增加,即高匹配的焊接接头具有较高的缺陷容限尺寸。缺陷容限尺寸数值大小反映了管道的抗断裂能力的高低,对于高钢级管道环焊缝,当采用高匹配焊接接头时,其缺陷容限尺寸比低匹配焊接接头要大,高匹配焊接接头具有较好的抗断裂能力。     

埋弧自动焊在不锈钢厚壁容器中的应用

采用埋弧自动焊焊接奥氏体不锈钢 ,其焊接接头容易形成较大的焊接应力和热裂纹。为了保证不锈钢的焊接质量 ,经分析比较 ,选择了SJ2 6 1烧结型焊剂 ,通过工艺评定制定了适合于 32mm厚不锈钢的焊接工艺和一系列相关的技术措施。实践证明 ,采用烧结型SJ2 6 1焊剂代替传统的熔炼型HJ2 6 0焊剂 ,不但焊缝成型良好 ,而且减少了偏析 ,提高了焊缝的抗热裂纹能力。所制定的焊接工艺及措施有效保证了不锈钢容器的焊接质量 ,经 10 0 %X射线探伤 ,一次合格率为 99.5 %,其中I级片率为 96 .4 %。     

压力容器D类焊缝的焊接工艺评定

为了评价压力容器D 类焊缝的焊接工艺,采用钨极氩弧焊（TIG）和手工电弧焊（SMAW）对厚度32 mm的Q345R 钢板进行焊接工艺试验,通过外观检查、无损探伤、拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等方法检测了Q345R钢的焊接接头的性能。结果显示:在制定的焊接工艺参数下,焊接接头射线探伤为I 级;在焊后620 ℃保温3 h消应力热处理后,焊接接头抗拉强度高于Q345R 钢抗拉强度的下限值（500 MPa）;焊缝和热影响区-20 ℃冲击功达到95 J 以上,满足标准要求;侧弯试样弯曲面焊缝和热影响区没有萌生裂纹,满足NB/T 47014—2011标准要求;焊缝组织为块状铁素体+少量珠光体,珠光体均匀分布于铁素体的晶界处。评定结果表明,TIG+SMAW 焊接工艺合理,可满足该压力容器D类焊缝的焊接质量要求。     

西气东输二线用X80级螺旋埋弧焊管导向弯曲性能分析

焊缝导向弯曲试验的目的是检查焊接接头的完好性和塑性以及材料的焊接工艺和表面缺陷.在西气东输二线用X80级螺旋焊管焊缝导向弯曲试验中,由于钢管具有高强度、高韧性、大壁厚的特点,其弯曲试验明显不同于低钢级薄板的焊缝弯曲试验,在试验中发现了大量因试样加工硬化造成的表面微裂纹,也发现一些由于夹渣、气孔等原因引起的表面破裂,对于此类现象应该进行正确的分析和评判.     

X80级海洋隔水管埋弧焊接头CTOD试验研究

依据英国BS 7448断裂韧性试验标准,对X80级海洋隔水管埋弧焊接头进行了低温CTOD（裂纹尖端张开位移）试验研究,测试了X80级533 mm×25.4 mm海洋隔水管对焊接头在0℃下焊缝中心和热影响区的CTOD断裂韧性。试验结果表明：0℃下焊接热影响区的CTOD值大于焊缝中心,即焊接热影响区的低温断裂韧性好于焊缝中心;0℃下对焊接头焊缝中心和热影响区的试样中超过半数在启裂时就发生失稳断裂,焊缝中心试样失稳断裂的比例更大,失稳现象与裂纹扩展方向上存在的脆性区域有关,脆性区域越大失稳现象越显著。     

X70管线钢管环焊缝宽板拉伸试验

利用宽板拉伸试验方法,结合有限元模拟分析,对X70管线钢管环焊接头进行了缺陷评估试验。研究了含有尺寸为3.5 mm×50 mm裂纹缺陷的焊缝在拉伸试验过程中受力变形及裂纹张开变化行为,并结合金相组织分析,评估了带缺陷焊缝的安全性。结果表明,采用适当焊接工艺的X70高强匹配环焊缝,在含有3.5 mm×50 mm尺寸裂纹缺陷情况下,管道整体轴向应变可达3.2%,裂纹不发生失稳扩展,缺陷依然可靠。     

变换炉堆焊层裂纹原因分析和埋藏缺陷安全评定

对合成氨变换炉堆焊层裂纹进行了金相检验和腐蚀产物分析,并对埋藏缺陷按GB/T19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》进行了安全评定。研究结果表明:堆焊层裂纹发生在焊缝区域,裂纹为沿奥氏体晶界分布的网状裂纹;裂纹间隙中的腐蚀产物中含有大量的氧元素和硫元素;结合变换炉的结构、停车碱洗措施和检验历史等因素,确定了裂纹为敏化态的堆焊层金属在连多硫酸和拉应力的共同作用下发生了开裂;埋藏缺陷的评定点位于失效评定曲线(FAC)的下方,即在不考虑缺陷扩展的情况下变换炉是安全的;如果埋藏缺陷发生了扩展,当埋藏缺陷的高度扩展为17 mm,长度扩展为440 mm,埋藏缺陷达到临界尺寸。     

某直缝埋弧焊管焊接缺陷原因分析

为了分析某直缝埋弧焊管焊接缺陷产生的原因,采用X射线检测、磁粉检测、弯曲性能检测等方法对含缺陷直缝埋弧焊管进行了分析,并对磁粉检测发现的纵向磁痕处进行了扫描电镜及能谱分析。研究结果表明,距离管端约70 mm处直焊缝热影响区外表面存在深度为0.122 mm的冷裂纹,该裂纹是由于焊接接头承受较大的拘束应力所致。建议有效减小焊接应力,同时调整焊缝冷却速度以改善焊缝组织,从而防止冷裂纹的形成。     

X70海洋管阻力曲线的测定研究

为了测定X70海洋管的阻力曲线,并以此来描述材料的断裂行为,采用多试样法对X70海洋管焊接接头进行低温CTOD试验,分别在0℃测试焊缝、热影响区和母材的断裂韧性并拟合阻力曲线,得到启裂韧度δ_(0.2)。通过类比法,确定最小允许值为0.2 mm较为妥当。X70海洋管焊接接头启裂韧度δ_(0.2)均值大于0.2 mm,显示韧性良好。结果表明,其具有良好的抗开裂性能,可免除焊后热处理,节约成本,试验结果为有效评价X70级直缝埋弧焊海洋管焊接接头提供了可靠依据。     

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。     

钛合金厚板焊接接头残余应力测试

采用局部逐层对称剥削材料盲孔法对51 mm厚钛合金Ti80板焊接接头残余应力进行了测试,并系统研究了其三维残余应力分布特征。结果表明,局部逐层剥削材料盲孔法能有效测量大厚度焊接件焊接接头的内部残余应力,并能准确反映大梯度变化应力状态。钛合金焊接接头,沿垂直焊缝方向在距焊缝中心-10~10 mm范围内,具有较高拉应力,应力值集中在500 MPa左右,且拉应力峰值出现在上表面距离焊缝中心10 mm位置;沿厚度方向距焊缝中心-10~10 mm范围内,为拉应力,表层应力普遍大于内部应力。在远离焊缝位置沿厚度方向为压应力,应力值为200~680 MPa,且峰值出现在距离上表面5 mm和焊缝中心20 mm位置处。     

连续管对口焊接技术及现场应用

连续管焊接接头不仅要求具有较高的强度,而且必须有好的塑性和耐蚀性。在介绍连续管焊接方法、焊接设备及焊接程序的基础上,对连续管对口焊接关键点进行了分析,包括焊条匹配选择、焊缝与连续管本体强度匹配控制、焊接成型控制和焊口与管体综合性能一致性控制。结合LN201井失效落井的50.8 mm连续管,采用焊条低组配、窄对口、小间隙及钨极氩弧焊接工艺实施焊接,并对形成的焊缝进行了探伤检测、弯曲检测和挂重拉力检测。探伤显示焊缝无弧坑、无表面气孔和电弧擦伤;弯曲检验显示焊缝2次通过注入头、鹅颈管,无异常现象。     

30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能研究

为了探究30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能,采用电子束焊接工艺对12 mm厚30CrMnSiNi2A钢进行了焊接,并对焊态及完全热处理态的接头进行了室温拉伸和冲击韧性试验。结果表明:该钢的电子束焊接工艺性良好;焊态及完全热处理态的接头拉伸断裂均位于母材,经完全热处理后的接头强度比焊态接头强度提高近一倍,略高于同状态下母材的强度,延伸率及断面收缩率与母材相当,室温冲击韧性略高于母材;焊态焊缝组织主要表现为粗大针状马氏体与残余奥氏体组织,经完全退火处理后焊缝及热影响区组织主要表现为回火马氏体组织和残余奥氏体组织,母材组织为回火马氏体及少量的残余奥氏体组织;接头与母材的冲击断裂均表现为韧性断裂。     

大跨度桥梁用WNQ570钢的气体保护焊接性能研究

针对桥梁建造现场中要求焊接接头必须具有优良的接头性能,采用WER60和WER70N气体保护焊丝匹配WNQ570钢两种交货状态下的3种规格钢板进行了气保焊接试验。试验结果表明,接头抗拉强度和冷弯性能优良;接头过热区主要为贝氏体组织,焊缝金属主要为细小的针状铁素体组织,焊缝具有优良的低温冲击韧性;焊缝表层与中心全断面焊缝HV10均小于250,接头同时具有较低的时效敏感系数及较高的低温冲击韧性。     

大跨度桥梁用钢WNQ570的手工焊接性能试验研究

针对桥梁建造现场中焊缝点固及结构焊接主要采用手工焊方法进行的特点,为保证焊接接头具有优良的性能,采用CJ607Q焊条匹配WNQ570钢2种交货状态下的3种规格钢板进行了手工焊接试验。试验结果表明,接头拉伸性能和冷弯性能优良,接头过热区主要为贝氏体组织,焊缝金属主要为细小的针状铁素体组织,焊缝具有优良的低温冲击韧性;焊缝表层与中心全断面焊缝HV10硬度值均小于250,接头具有较低的时效敏感系数及较高的低温冲击韧性。     

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。