天然气管道在役修补焊接过程的数值模拟

文中采用MSC·Marc软件对天然气管道在役修补焊接过程进行数值模拟. 采用的焊接方式为钨极惰性气体保护焊. 焊接过程中熔池底部未熔化材料受高温后强度降低,管道内部的压力易导致其失效. 温度场分析结果表明,当焊接电流为220 A时,管道内壁温度峰值为1 131 ℃,低于管道材料的熔点,该温度下材料的屈服强度远高于管道内压. 当焊接电流介于240~260 A范围时,容易发生焊透缺陷. 盖板周围为封闭环焊缝,其应力场相比于直焊缝较复杂,模拟结果显示其等效残余应力分布不对称,在焊缝的收弧区域出现峰值,220 A焊接电流下为212.3 MPa. 盖板沿着管道径向方向发生收缩变形,最大变形量为1.79 mm.     

天然气管道在役修补焊接过程中的数值模拟

以X70管线钢为研究对象,进行了不同温度和应变速率下的高温拉伸试验,获得了初始损伤阈值应变、临界损伤断裂应变、临界损伤值等损伤模型参数,建立了基于BONARO模型的损伤演化方程;模拟在役焊接损伤演化过程,并与在役焊接试验结果对比,研究介质压力、壁厚对在役焊接损伤演化行为的影响规律,研究发现在役焊接过程中,熔池下方内壁处最大熔深处后方1 ~ 2 mm区域为失效高风险区,损伤值在壁厚方向上由熔合线向内壁递减,管内介质压力的减小、壁厚的增大都会在一定程度上减小在役焊接过程中熔池下方的损伤值,从而减小烧穿失效的风险.     

天然气管道在役焊接径向变形数值模拟

采用焊接模拟软件SYSWELD研究了压力及修复时间对天然气管道在役焊接径向变形的影响,并进行了试验验证.结果表明,在0~4 MPa压力范围内,径向变形量随压力的增大而增大,在4~6 MPa压力范围内,径向变形随着压力的增大而减小,并在6 MPa压力时近似等于常压焊接的变形量;随着焊接修复时间的增加,径向变形量逐渐增大,具有时间效应;预测焊接烧穿时,瞬时径向最大变形法优于内部点径向变形法.     

在役管道焊接中烧穿管壁现象分析

在役管道不停输焊接是在一定的介质输量、流速、压力的状态下焊接管件,对管道进行维修、改造.文中主要描述了焊接工艺参数对管线熔深的影响,达到防止烧穿管壁的效果.     

基于SYSWELD的运行管道在役焊接热循环数值模拟

采用焊接过程数值模拟软件SYSWELD建立模型,以水为运行介质,对X70管道在役焊接粗晶区的热循环进行了数值模拟,探讨了介质流速、管道壁厚和焊接热输入等因素对在役焊接热循环的影响规律,并对数值模拟结果进行了验证.结果表明,在役焊接粗晶区t8/5值随着水流速度的增大而减小,但减小的幅度不大;当流速小于0.5 m/s时,t8/3和t8/1随流速的增大而大幅减小,当流速大于0.5 m/s时,t8/3和t8/1随流速增大而缓慢减小.t8/5和t8/3均随着管道壁厚的增加而先增大后减小,在壁厚为8 mm时达到最大值;t8/1随着壁厚的增加而逐渐增大.随着焊接热输入的增加,t8/5,t8/3和t8/1均增大.焊接热循环计算结果和实测结果吻合较好,相对误差小于8%.     

输气管线在役焊接管道内壁变形的数值模拟

采用焊接过程数值模拟软件SYSWELD研究了输气管线在役焊接过程中管道内壁的变形,并和常规焊接进行了对比.结果表明,对于在役焊接近缝区的一点,随着焊接热源的靠近,变形量逐渐增大,当焊接热源经过该点时变形量最大,在随后的冷却过程中,变形量减小.在役焊接时焊接接头的变形与常规焊接有较大差异,在役焊接过程中接头的瞬态变形和残余变形均为外凸变形;而对于常规焊接,随着焊接冷却过程的进行,逐渐由外凸变形过渡为内凹变形,最终的残余变形为内凹变形.随着焊接热输入的增大,在役焊接接头近缝区的瞬态变形和残余变形均增大,远离焊缝中心区域的瞬态变形和残余变形随着热输入的增加而减小.     

X70薄壁压力管道在役焊接烧穿试验研究

利用自行研制的在役焊接模拟试验装置,以X70管线钢为试验材料进行了在役焊接烧穿试验。测量了焊接烧穿时的工艺参数,并研究了焊接条件对烧穿形貌和变形的影响。试验结果表明:常规水冷条件下发生烧穿的热输入比常规空冷大,由于管内水介质的压力作用,导致3 MPa水冷所需要的烧穿热输入比常规空冷、水冷条件下小得多。常规空冷条件下,整个熔池被电弧热直接熔透;而常规水冷条件时,熔池前端的高温区最先发生烧穿失稳;在役焊接条件下的烧穿,只是在熔池高温区形成极小的烧穿孔洞。在役焊接时,在管内介质压力和快速冷却的共同影响下,焊接接头产生的是"外凸"变形。     

在役管道焊接质量控制因素及解决方法

在役管道焊接是管道维抢修技术的重要发展方向。在役管道焊接存在管壁烧穿和氢致裂纹风险,特别是X80钢级钢管对焊接热应力更为敏感。提出根据管道最小壁厚、管壁温度和管道有效壁厚预防烧穿的方法,以及通过控制焊条氢含量、HAZ硬度和焊接应力预防氢致裂纹的方法。提出介质热分解、管壁渗碳、渗氢、疲劳失效应作为在役管道焊接工艺评定的重要项目。最后提出了在役管道焊接失效机理和数值模拟方面的研究建议,旨在提高长输管道焊接质量和指导管道维抢修工作。     

管道焊接过程的温度场数值模拟

以20#钢钢管的对接接头为研究对象,应用ANSYS软件,对其焊接过程的温度场进行了数值模拟,获得了其焊缝区的瞬态温度场以及各点的焊接热循环曲线.结果表明,起焊位置处各节点经历了两次升温过程,其它位置处节点只经历了一次;距离焊缝中心等距离的节点所经历的热循环过程呈现相同的变化规律;距焊缝中心远近不同的点所经历的热循环各不相同,节点越接近热源,温度升高越剧烈,所能达到的最高温度越高.     

X70管线钢在役焊接损伤演化模型与数值模拟

以X70管线钢为研究对象,进行了不同温度和应变速率下的高温拉伸试验,获得了初始损伤阈值应变、临界损伤断裂应变、临界损伤值等损伤模型参数,建立了基于BONARO模型的损伤演化方程;模拟在役焊接损伤演化过程,并与在役焊接试验结果对比,研究介质压力、壁厚对在役焊接损伤演化行为的影响规律,研究发现在役焊接过程中,熔池下方内壁处最大熔深处后方1 ~ 2 mm区域为失效高风险区,损伤值在壁厚方向上由熔合线向内壁递减,管内介质压力的减小、壁厚的增大都会在一定程度上减小在役焊接过程中熔池下方的损伤值,从而减小烧穿失效的风险.     

在役管线维抢修环形套管焊接技术

1在役管线维抢修技术 在役管线维抢修技术发明于1884年,至今已经有100多年的历史了.以往,在进行传统的在役管线维抢修作业时必须停输,甚至要将管线内的介质完全清空后才能进行抢修作业,这在经济上造成很大的损失;或者只是采取一些临时性的补救措施,这样就给管线的安全运行带来了极大的隐患.目前,在役管线维抢修主要采用不停输带压封堵技术,它是一种安全、经济、快速高效的在役管线维抢修特种技术,而且在不间断管线介质输送的情况下完成对管线的更换、移位、换阀及增加支线的作业,也可以在管线发生泄漏时对事故管线进行快速、安全地抢修,恢复管线的正常运行.     

长输管道焊接施工工艺

焊接施工是长输管道建设过程中重要的环节之一，它制约着管道建设的质量和效率。从工程应用的角度出发，介绍了我国长输管道焊接施工工艺，尤其是根焊工艺的特点，瞻望了管道建设，焊接施工的发展前景。     

熔池尺寸对在役焊接烧穿失稳的影响

采用大型通用有限元分析软件ANSYS,计算不同的熔池在特定温度场下,径向变形随压力的变化规律,来探究不同熔池尺寸对在役焊接烧穿失稳的影响.结果表明,对于某一特定熔池尺寸,温度场维持不变时,当管壁受压力较小时,内壁温度最高点的变形为内凹变形,随压力增大,变形逐渐变为外凸,变形随压力增加呈线性变化;但当压力超过一定值时,变形随压力不再呈线性变化,变形迅速增加;对不同的熔池尺寸,当熔深、压力一定时,熔池长度、宽度越小,其失稳温度越高.当熔深、内壁最高温度相同时,熔池长度、宽度越小其失稳压力越大.     

天然气长输管道下向焊接技术的应用

长输管道是近年国内常见的建设工程，是2000年以来国家制定的特殊控制的施工项目。对立向下焊接技术的应用情况加以说明，并阐述此方法是如何保证长输管线的焊接质量，满足管道设计技术要求的。     

激光焊接温度场数值模拟

深入分析了激光焊接小孔传热模型的特点，在此基础上选取合适的热源形式，研究了移动线热源和高斯分布热源作用下，准稳态与瞬态激光焊接温度场。利用MAT—LAB软件及ANSYS有限元分析程序对激光焊接温度场地分别进行了计算及模拟，并且将两种分析结果进行了比较。最后还将有限元的模拟值与实测值进行了对比分析，进一步验证了小孔模型与高斯热源在激光焊接温度场模拟中的适用性。     

长输天然气管道焊接裂纹成因分析与对策探讨

随着我国经济水平的迅速发展,天然气已经走进了千家万户,并在人们的生活和工作中起到了重要的作用.天然气作为一种能源,对经济发展和日常生活有直接的影响,当前增强能源开采力度以满足人民对天然气能源的需求的迫切程度也在日益加重.天然气作为一种新的生活燃料,如何确保燃气在传输过程中不出现泄露和其他意外情况,已经成为天然气管道的铺...     

长输管道焊接质量检验

长输管道的焊接质量对于保证管道系统的安全性与可靠性具有重要的意义.因此,必须高度重视长输管道的焊接质量.论述了焊接责任工程师的工作范围,明确指出焊接责任工程师是焊接质量的重要负责人.对于焊前质量检验、施焊过程中的质量检验、焊后质量检验3个阶段的检验内容进行了比较深入的论述.这对于提高焊接质量、保证管道的安全性、可靠性具有重要的工程实际意义.     

天然气长输管道焊接裂纹及防范对策

根据多次现场试验、施工,分析研究了天然气长输管道焊接裂纹的特征、产生原因和影响因素,及其一些主要工艺措施与防漏止裂对策,并就如何提高一次焊接合格率提出几点有针对性的见解.     

天然气长输管道焊工现场上线考试

介绍了陕一银天然气长输管道7家管道焊接施工单位的149名焊工现场焊接前上线模拟考试情况。     

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