海洋平台焊接接头低温疲劳裂纹扩展速率研究

针对海洋平台在交变载荷作用下的低温疲劳问题，对焊接接头处的低温疲劳裂纹扩展速率（da／dN）进行了研究。试样所用材料为海洋平台用钢ASTMA131，试样焊接接头的焊接工艺与实际管节点焊接工艺相同。试样接头部位承受弯曲循环载荷，试验环境温度分别为－25℃和20℃。通过对试验数据的处理，得出了低温和室温下的两条da／dN－ΔK曲线。结果表明，两曲线有一交点ΔKp，当应力强度因子幅值ΔK＜ΔKp时，低温环境下试样的da／dN低于室温，结构物偏于安全；当ΔK＞ΔKp时，低温环境下试样的da／dN大于室温，结构物偏于危险。     

海洋平台焊接接头大型CTOD低温试验

依据英国BS7448断裂韧性试验标准，对焊接接头超大尺寸低温裂纹尖端张开位移（CTOD）试验测试技术进行了探讨，对采用手工焊（SAMW）与埋弧焊（SMW）工艺施焊的、板厚为63．5mm的海洋石油平台焊接接头试样进行了CTOD试验，分别测试了－18℃下两种工艺焊缝金属和热影响区的CTOD断裂韧性，对试验结果及试验中的有关技术问题进行了分析讨论。试验结果为评价这种板厚焊接接头的焊后热处理规范提供了依据。     

海洋平台用A633钢焊接接头的概率断裂韧性

测定了海洋平台导管架用A633钢焊接接头在26℃、0℃、-20℃、-40℃和-50℃等5种温度下裂纹尖端张开位移(CTOD)临界值δC的统计特征参数。应用统计方法证实不同温度下CTOD临界值可应用Weibull分布或正态分布等来描述,并估计了相应的分布参数,由此可建立A633钢焊接接头P-T-δC曲线。这种曲线既反映CTOD临界值随温度的变化规律,同时又能描述CTOD值本身所具有的概率分散性。通过试验研究获得的基础数据可应用于海洋平台断裂安全性评估和缺陷容限分析。     

波浪载荷作用下海洋平台用钢焊接接头的疲劳寿命预测

采用有限元建模分析初始裂纹形状对表面裂纹疲劳扩展过程中形状演化的影响,并基于BS 7910中FAD图的评定方法,预测了DH36焊接接头不同形状的初始裂纹在波浪载荷作用下的疲劳寿命。结果表明:c₀ /a ₀ 比值大的裂纹在扩展开始阶段均沿深度方向扩展,而长度方向上扩展极慢;而对于c0 /a0比值小的裂纹,在扩展过程中近似保持与初始相似的形状扩展。在波浪载荷的作用下,DH36焊接接头结构件能承受105 252个循环。     

丁字形焊接接头疲劳强度的预测

以焊接结构常用的丁字形接头为例，采用有限元数值模拟研究方法，分析了SS400超细晶粒钢焊接接头未焊透对疲劳寿命和疲劳强度的影响。结果表明，未焊透的存在和未焊透尺寸增大，会加速疲劳裂纹的扩展，降低接头的疲劳强度。研究模型可定量预测焊接接头的疲劳级别。     

35CrMo钢真空扩散焊接接头的疲劳试验

对３５ＣｒＭｏ钢在采用两组焊接规范（真空度为４Ｐａ；焊接压力为５６ＭＰａ；焊接时间为１ｍｉｎ；焊接温度分别为８６０℃、９００℃）下获得的焊接接头进行了标准疲劳试验及缺口疲劳试验。试验结果表明：扩散焊接接头的抗疲劳性能优于母材；扩散焊接接头的疲劳寿命对缺口的敏感程度比母材低。采用真空扩散焊接工艺焊接制造空心抽油杆即使对焊接接头不进行切削加工，也不会影响空心抽油杆的寿命。     

海洋平台焊接接头缺陷分析

分析了海洋平台结构焊接接头的缺陷及各种缺陷的危害、成因。     

海洋石油结构钢低温疲劳实验系统的研究

为解决石油平台在辽东湾海域的低温疲劳问题，借助ＭＴＳ试验机，建立一套低温疲劳实验系统，实现了低温疲劳实验中疲劳裂纹的观察和测量，以获取平台结构钢在低温下的疲劳裂纹扩展速率的可靠数据，该系统解决了低温疲劳实验中存在的关键技术问题。     

-50℃用15MnNiNbDR钢板及其焊接接头低温韧性

研究了-50℃的15MnNiNbDR钢板及其焊接接头在不同热处理状态时的低温韧性.结果表明,-50℃的15MnNiNbDR钢板具有良好的低温韧性,作为-50℃级正火型低温压力容器用钢是可行的,PP·J557RH焊条能与15MnNiNbDR钢板匹配使用.     

海洋平台焊接构件的安全裂纹扩展寿命研究

低温环境下海洋平台构件的安全裂纹扩展寿命,是冬季海洋平台构件安全检测与可靠性评定的基础。利用概率统计的方法,得出了在小样本试验条件下,当疲劳裂纹扩展寿命服从对数正态分布时安全寿命与中值试验寿命之间的关系式。在1000kN的MTS电液司服材料试验机上,测定在-25℃环境下,海洋平台用钢(A131)焊接构件试样在拉拉疲劳载荷作用下的裂纹扩展速率。利用对数裂纹扩展寿命标准差的经验取值,得出海洋平台焊接构件对应一定置信度下不同安全概率的低温疲劳裂纹扩展寿命。     

海洋平台受力改善及能量耗散疲劳延寿方案

采用能量耗散及受力缓冲原理,对正在服役的海洋平台添加部分可更换的阻尼减振耗能装置,以减小平台所受的最大作用力,减少平台疲劳振动次数,从而有效延长平台剩余服役期限。为了减小冲击的影响,采用起缓冲作用的措施:①在平台构件的受外力端点处配置弹簧、放置橡皮垫圈;②添加阻尼器,直接改变构件结构。结果认为:受力改善及能量耗散思想可以应用于浅海平台的延寿;采用加大受力点阻尼,减小系统弹性系数,可明显减小系统受到不恒定力的最大值;阻尼耗能装置也可直接应用于平台的初期建造;在不改变传统设计的基础上,延长平台的设计年限。     

考虑疲劳失效的海洋平台动态可靠性分析

为了实现海洋结构的全寿命周期管理,将平台寿命周期内的动态疲劳载荷随时间的变异性分为载荷的长期变异性和短期变异性两种趋势.载荷长期变异用泊松模型描述,短期变异用连续平稳随机过程描述.提出了一种海洋平台寿命周期内的环境载荷建模的新方法,并给出了考虑疲劳失效的动态疲劳可靠性的分析方法,实现了平台寿命周期内的动态疲劳可靠度计算.通过对南海某平台的实例分析,验证了该方法的可行性.     

渗碳淬火齿轮接触疲劳强度可靠性试验

采用成组试验法对４０副１６ＮＣＤ１３钢（法国材料）渗碳淬火齿轮的接触疲劳强度进行了试验，在４个应力水平上获得了达到失效判据的寿命样本。利用数理统计方法对疲劳寿命进行了分布检验，拟合出置信度为９５％的反映齿轮可靠度Ｒ、齿面接触疲劳强度Ｓ和寿命Ｎ的Ｒ—Ｓ—Ｎ曲线，并求得置信及为９５％、可靠度为９９％的齿面接触疲劳极限应力值。     

A new bracing system for improvement of seismic performance of steel jacket type offshore platforms with float-over-deck

In this paper, the seismic response of a newly designed steel jacket offshore platform with a float over deck (FOD) system in the Persian Gulf was investigated through incremental dynamic analysis. Comparison of incremental dynamic analysis results for both directions of the platform shows that the lateral strength of the platform in the float over direction is less than its lateral strength in other direction. Dynamic characteristics measurement of a scale model of platform was also performed using forced vibration tests. From experimental measurement of the scaled model, it was observed that dynamic characteristic of the platform is different in the float over direction compared to the other direction. Therefore, a new offshore installed bracing system for the float over direction was proposed for improvement of seismic performance of this type of platform. Finally, the structure with the modified system was assessed using the probabilistic seismic assessment method as well as experimental measurement of its dynamic characteristics. It was observed that the proposed offshore installed bracing system improves the performance of platforms subjected to strong ground motion.     

腐蚀条件下平台桩腿疲劳损伤寿命的预测

介绍了在海水腐蚀环境中海上平台桩腿的疲劳寿命试验 ,得出了桩腿腐蚀试样及光滑试样的S -N曲线及da/dN -ΔK曲线 ,得到了服役海上平台桩腿的疲劳损伤计算方法。考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤 ,给出了这些腐蚀损伤的计算方法。根据疲劳与腐蚀两类损伤的综合评价 ,给出了桩腿实际寿命的预测方法。这种预测方法对在役海上平台的安全可靠性评估具有实际参考价值     

摩擦焊接和热处理对45号钢疲劳性能的影响

为了定量分析、评估和预测摩擦焊接件的疲劳性能 ,研究了摩擦焊接和常规热处理对材料的疲劳性能的影响。测定了 4 5号钢摩擦焊接头焊缝区切口试件的疲劳寿命 ,分析给出了其S N曲线的定量表达式 ,并与母材的疲劳性能进行了对比。结果表明 ,4 5号钢摩擦焊接头及 4 5号钢母材切口试件的疲劳寿命可很好地表示为当量应力幅的函数 ;焊态下 4 5号钢摩擦焊接头焊缝的切口疲劳抗力系数和疲劳门槛值分别比正火 4 5号钢的提高了 96%和 34 % ;4 5号钢摩擦焊接头调质态切口试件及调质 4 5号钢切口试件的疲劳性能在短寿命区内相近 ,长寿命区内前者的疲劳性能略优于后者     

改善平台用钢耐海水腐蚀性能的试验研究

以海洋平台钢E32为对比材料。在实验室通过加速腐蚀试验和力学试验对几种低合金钢进行了分析和评估。其中重点考察了钢中碳含量和合金元素总量的影响。结果表明。钢中碳含量低于0．07％时，基体组织中珠光体百分比小于13％。此时低合金钢耐海水腐蚀性能明显提高；而由碳含量减少所引起钢的抗拉强度或屈服强度损失可由合金化途经来弥补。