聚乙烯管道电熔焊接的温度场模型

聚乙烯管道焊接过程中,温度场的分布对焊接的质量有重要影响。本文在分析了聚乙烯管道电熔焊接过程的基础上,提出了焊接过程中热量传输的数学模型,采用完全隐式差分方法对电熔焊接过程中的瞬态温度场进行了数值模拟,并利用热电耦温度自动采集系统对焊接时的温度场变化进行了实时自动检测。通过实际测量值和模型预测值的比较表明,所建立的数学模型是合理的,计算结果与实际测试结果基本吻合,这一模型的提出有助于焊接质量的保证     

聚乙烯管道电熔焊接及超声相控阵检测技术

介绍了聚乙烯管道的电熔焊接技术,对聚乙烯管道电熔焊工作原理进行了阐述,对影响焊接质量的因素进行了分析.在影响焊接接头质量的因素可,能量偏差、环境温度、操作不当等是最为主要的因素,直接导致了未熔合、金属丝错位、孔洞、夹杂及冷焊等缺陷的出现.阐述了超声相控阵技术实现电熔焊接头的缺陷识别,对缺陷超声相控阵信号特征进行了分析,并通过实际的检测信号验证了特征分析的准确性,从而为保证聚乙烯管道焊接接头质量提供了一种可靠的技术手段.     

高密度聚乙烯管道电熔焊接头基本力学行为

焊接技术是工程塑料管道的主要连接方法，直接影响高密度工程塑料管道的安全应用。研究焊接接头在不同温度下的基本力学行为，具有重要的意义。有鉴与此，采用文中设计的试样形式，对不同温度下高密度聚乙烯燃气管道电熔焊接头的基本力学行为进行了研究。结果表明，常温下，焊缝结合面所能承受的力高于管材和套筒材料；为了得到该接头的剪切强度，必须采用在接头电熔套筒侧开人工槽的方式，来缩短有效结合面的长度；随着温度的降低，要得到接头在不同温度下的剪切强度所对应的焊缝结合面的有效长度缩短，剪切强度呈上升的趋势；随着温度的降低，高密度聚乙烯材料对尖锐缺口的敏感性急剧上升。     

基于有限元的PE电熔接头焊接过程温度场模拟

根据PE电熔管件结构对称性及电熔焊接原理,建立PE电熔接头三维简化模型;利用ANSYS Workbench软件中瞬态热分析模块进行焊接参数设置和接头传热的有限元模拟;在恒温试验室进行了PE电熔管件焊接过程的热电偶测温试验,通过温度试验值和模拟值的对比验证了有限元建模方法及结果的正确性。应用该建模仿真方法分析现用焊接工艺参数对不同型号电熔管件的适应性,研究焊接工艺参数变化对熔接温度场影响规律,提出优化焊接质量的焊接参数制定方法。     

聚乙烯电熔接头冷焊缺陷的超声检测方法

聚乙烯管道广泛应用于城市燃气输送。冷焊是聚乙烯管道接头最危险的缺陷之一,也是现有无损检测方法难以发现的一类缺陷。文中在电熔焊接接头检测中首次发现聚乙烯电熔接头内部存在一条由微小气泡造成的特征线,特征线与电阻丝之间的距离与冷焊程度有明确的对应关系。在此基础上,提出一种全新的冷焊缺陷超声检测方法,即先利用相控阵超声检测系统测量特征线和电阻丝间的距离,再利用经验公式评估冷焊程度。结果表明,所提方法判断冷焊具有足够的精度,可以应用于聚乙烯管道焊接工艺研究和接头质量检测。     

PE电熔管件焊接过程温度场瞬态热分析与验证

对DN400型号PE电熔管件建立焊接头处三维简化模型,利用ANSYS Workbench软件对电熔管件焊接过程进行参数设置传热过程有限元模拟,并且利用热电偶测温系统对焊接过程电熔接头处温度变化进行实时监测,最后将实际测量值与仿真结果进行比较,验证所建温度场模型合理性。仿真建模时求解焊接过程的温度场方法有助于电熔管件焊接过程的参数优化,旨在为电熔管件产品使用及焊接试验提供参考。     

超声相控阵技术对聚乙烯管道焊接接头的检测研究

介绍了聚乙烯管道焊接常用的热熔焊接及电熔焊接的工作原理,对焊接过程中常见的缺陷形式进行了总结。另外,着重介绍了超声相控阵技术在聚乙烯焊接接头缺陷检测中的应用,并采用该技术对聚乙烯电熔焊接时常见的电熔夹杂、电熔冷焊、电熔过焊、电熔承插不到位、电熔孔洞及聚乙烯热熔焊接时出现的热熔夹杂、热熔孔洞、热熔未熔合等缺陷进行了表征分析,结果显示,超声相控阵技术可有效对聚乙烯焊接时常见缺陷进行识别,且表征结果具有可追溯性。     

聚乙烯电熔接头的超声波检测

聚乙烯(PE)管道广泛应用于城市燃气输送.接头焊接质量直接影响接头的力学性能.笔者在电熔焊接接头检测中首次发现接头内部存在一条由微小气泡造成的特征线,此特征线与电阻丝之间的距离与接头的焊接程度有明确的对应关系.在此基础上,提出一种全新的接头焊接超声检测表征方法.试验表明,该方法可以有效应用于聚乙烯管道焊接工艺研究和接头冷焊和过焊的质量检测.     

焊接缺陷对聚乙烯管道焊接接头强度的影响

聚乙烯燃气管道由于其耐腐蚀、柔性好、施工效率高等优良特性,已逐渐在城镇燃气运输中取代钢制管道,成为主要的输送方式。聚乙烯管道的安装主要采用电熔和热熔焊接方式,存在的主要焊接缺陷有过焊、冷焊、氧化皮未去除、电阻丝错位、孔洞等,文中研究了不同焊接缺陷对聚乙烯焊接接头强度的影响程度及影响机理。采用拉伸、压扁、SEM和EDS测试方法对带有人为缺陷的焊接接头进行分析测试。拉伸、压扁力学性能结果表明,影响聚乙烯管道焊接接头强度的主要缺陷为冷焊、过焊、氧化皮未去除、电阻丝错位,其中氧化皮未去除对接头强度的影响最大,为正常焊接断裂应力的0.4%;SEM和EDS测试结果表明,含有氧化皮的管材分子链易交联、断链,流动性差,热氧老化的硬质斑块和机械划伤阻碍了聚乙烯母材大分子链的扩散,同时在紫外线、光、热等作用下,氧与聚乙烯表面分子链发生反应,形成大量羟基自由基团,使得聚乙烯分子链发生热氧老化和降解,大大降低了聚乙烯接头强度。     

聚乙烯管道电熔焊接缺陷的PAUT与DR检测研究

采用相控阵超声检测技术(PAUT)和数字射线检测技术(DR)对含有不同焊接缺陷的聚乙烯管道电熔焊接接头进行无损检测,通过分析不同焊接缺陷的特征图谱,探讨了PAUT和DR检测聚乙烯管道各类焊接缺陷的优劣性。试验结果表明PAUT对聚乙烯管道电熔焊接存在的工艺缺陷(冷焊、过焊)、孔洞、夹渣和未熔合缺陷都具有较高的缺陷检出率,尤其是针对不同程度的工艺缺陷,具有较高的检测灵敏度,但是对孔洞、夹渣和未熔合等体积型缺陷定性较难;DR对聚乙烯管道电熔焊接存在的孔洞、夹渣、未熔合及过焊缺陷具有较高的缺陷检出率,检测结果直观可靠,但是对冷焊缺陷的检出率较低。     

管对接全位置焊应力应变场三维有限元数值分析

基于有限元分析软件ANSYS,对SA335 P91钢管全位置对接打底焊温度场和应力应变场进行了三维数值模拟.建立了焊接瞬态温度场和应力应变场三维移动热源模型,得到了全位置焊时左右焊道交汇处(90°)的瞬态轴向应力和环向应力分布以及应力应变随时间变化的规律:在闭合小孔区内表面的轴向和环向应力均为拉伸应力,且环向应力比轴向应力大,并有明显的边缘应力效应;该处在高温凝固阶段的瞬态应力随小孔停留时间的延长和焊接电流的增大而减小,而其应变的变化则随之增大,这是造成打底焊时在小孔闭合区容易产生凝固裂纹的主要原因.     

焊后热处理对P92钢管道焊接残余应力场的影响

采用红外热成像仪测量了P92钢管道在焊接过程中的温度场分布,由此获得P92钢焊接过程的温度循环曲线;采用有限元方法模拟了P92钢管道多层多道焊的整个焊接过程,获得焊接温度场分布,与P92钢焊接温度场实测结果吻合良好,验证了模拟计算的准确性;采用间接法,利用温度场结果计算了P92钢管道环焊缝焊接形成的残余应力场,并重点分析了焊后热处理前后的焊接残余应力变化情况.结果表明,焊后热处理对P92钢管道焊接残余应力具有明显的消除作用,但不能完全消除,焊缝中依然存在较大的拉伸残余应力.     

石油钻杆焊缝喷雾热处理

根据钻杆焊缝局部喷雾淬火的特点，设计了新型的喷雾冷 装置。生产试验表明，该装置能完全适应生产需要，处理后焊缝区的冲击韧度值可达４００Ｊ／ｃｍ＾２建立了合理的数学模型，用有限元方法计算了喷雾淬火过程中温度场随时间的变化规律，计算结果与试验结果吻合。     

管内空气流动对大口径厚壁P92管道局部焊后热处理温度场的影响

使用Ansys CFX软件建立了P92管道与管内空气的共轭传热模型，并进行了试验验证.使用该模型计算了不同管内空气流速时，局部焊后热处理的温度场分布.结果表明，管内空气流动对恒温后管道外壁温度影响较小，但会显著降低内壁温度，并增加内、外壁的轴向温度梯度.随着管内空气流速的增加，焊缝中心内外壁温差和轴向温度梯度近似线性增加，空气流速每增加1 m/s，内外壁温差将增大约5.0℃，内、外壁轴向温度梯度分别增加约0.03和0.02.对热处理温度要求很高的P92管道，局部焊后热处理时应限制管道内空气流动，或在选取热处理参数时考虑空气流速的影响.     

三层聚乙烯防腐管线双组分环氧涂层补口问题分析及其技术的可行性探讨

分析了三层聚乙烯防腐管线双组分环氧涂层补口技术首次试用工程中遇到的聚乙烯层倒角上环氧涂层大量开裂的主要原因，探讨了该补口新技术的可行性.结果表明，涂层在固化过程中因温度低而出现的裂纹，只属于工程管理疏忽问题；温度变化的频率和温差幅度以及倒角上的鼓棱或涂层内的刷痕等可能是涂层开裂的综合性原因；涂层固化后不开裂，这种补口方式就有约束管体聚乙烯层变形的功能；涂层固化后只是倒角上边缘开裂而下边缘不开裂，则对管线防腐系统功能无太大影响；在该补口技术的推广使用初期，应在确保管体环氧底层伸出倒角边缘一段距离的同时用冷缠胶带等包缠倒角周围.     

GH4169合金连续驱动摩擦焊接过程三维数值模拟

在考虑摩擦面上环向摩擦力对摩擦焊接过程影响的基础上,建立了连续驱动摩擦焊接过程的三维刚塑性热力耦合有限元模型。计算了GH4169合金棒材连续驱动摩擦焊接过程中的瞬态温度场、应力场及变形场,预测了焊件轴向缩短量。采用热电偶测温技术对摩擦焊接头外表面焊接过程的温度变化进行了实时测量,并测量了飞边形状和轴向缩短量。结果表明,摩擦焊接头的温度场、飞边形状和轴向缩短量的计算结果和实验结果吻合较好。模型有助于制定合理的焊接工艺规范。     

防腐管道整体喷涂补口技术研究

现场补口涂层作为整个涂层体系非常重要的一部分，应与管道主体防腐涂层结构具有很好的相融性，但现场补口施工其补口工艺控制的难度比在工厂内预制要大得多。有时不能完全达到理想状态。因此，要对现场补口方法进行研究。本文针对上述问题介绍了大庆油田建设集团工程设计研究院在“防腐管道现场整体喷涂补口技术”研究中的喷涂3PE粉末涂料补口技术、PE防腐管道喷涂聚脲补口技术和管道补口工程车。