一种X80管线钢焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值的研究

采用疲劳试验、显微分析方法和力学性能分析等手段,对焊接热输入为20 kJ/cm的一种X80管线钢焊接接头在不同应力比条件下的疲劳裂纹门槛值进行了研究。研究结果表明,随着应力比的增加,疲劳裂纹扩展速率da/dN增大,疲劳裂纹扩展门槛值呈逐渐降低的趋势。在热输入为20 kJ/cm时,焊缝的组织以针状铁素体为主,含少量多边形铁素体,有很好的韧性。     

Q345R钢厚板焊接接头断裂疲劳性能试验研究

对60mm厚度的Q345R钢手工焊焊接接头的金相组织、断裂性能和疲劳性能进行了试验研究,讨论了厚板焊接接头在母材、焊缝和热影响区的断裂韧度JIC和不同深度下的疲劳裂纹扩展速率变化情况。结果表明:①Q345R钢厚板焊接接头焊缝区组织为细化均匀的铁素体和少量珠光体,热影响区和母材组织均为粗大铁素体和少量珠光体。②焊缝的断裂韧度(309.35kJ/m2)较母材(227.97kJ/m2)和热影响区(237.26kJ/m2)好,热影响区和母材断裂韧度接近。③在相同应力强度因子幅下,焊缝区材料的疲劳裂纹扩展速率低于母材,坡口中间层疲劳裂纹扩展最慢。④热影响区不同深度试样的疲劳裂纹扩展速率一致,比母材稍慢。⑤应力比对热影响区疲劳裂纹扩展速率没有影响,但对焊缝区试样有一定影响,当应力强度因子幅小于30MPa槡m时,应力比大,裂纹扩展速率快。     

高压油气输送管道疲劳寿命预测研究

通过对X60和X80钢级埋弧焊管疲劳裂纹扩展试验的研究,分析了不同钢级及应力比对埋弧焊管裂纹扩展速率的影响,并模拟停输工况对X80级准1 219 mm×22.0 mm埋弧焊管的疲劳寿命进行了分析计算。研究结果表明,应力比和钢管材料本身抗裂纹扩展能力对裂纹扩展速率有明显的影响。在单一模拟工况下,X80级准1 219 mm×22.0 mm埋弧焊管疲劳寿命为76年,有足够的疲劳寿命安全裕度。     

石油输送管线的疲劳裂纹扩展与寿命预估

用紧凑拉伸（CT）试件，测试了API5LX52管材及焊管接头的疲劳裂纹扩展速率，根据泵站的载荷谱，估算了管线的服役寿命。指出管线运行载荷谱及焊管缺陷对石油管线的服役寿命有重要影响。减少运行中管线的压力波动。消除焊趾缺陷。严格焊管生产的无损检查，对延长管线的服役寿命有重要作用。     

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。     

16MnR钢高温疲劳裂纹扩展行为试验研究

为了研究高温条件下材料的疲劳裂纹扩展规律,对16MnR钢在25、150、300和425℃4种温度条件下的力学性能及疲劳裂纹扩展速率进行了测试与分析。试验结果表明:16MnR钢在150和300℃的疲劳裂纹扩展速率比25和425℃时低,300℃时疲劳裂纹扩展速率最低,300℃以上时随着温度的升高裂纹扩展速率增大,425℃时疲劳裂纹扩展速率最高。得出的结论为在高温条件下相类似材料的疲劳寿命评估提供了理论依据。     

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。     

角焊趾处表面裂纹的疲劳分析

本篇论文主要研究了钢板的角焊接肩或角焊接接头的应力集中区域内半椭圆形裂纹的疲劳扩展和结合特性。疲劳试验对象是带有类似于角焊接头的角焊缝机加工钢板试样。我们在这些试样的角焊趾处预先设置了一个和多个同面半椭圆表面裂纹，应用有限单元应力分析法解得角焊趾几何形状的近似修正系数ＭＫ等、并运用一个分析模型来模拟多相同面半椭圆形裂纹的扩展至疲劳破坏。     

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。     

金属材料疲劳设计及裂纹扩展规律研究与应用

以裂纹的扩展速率为结构损伤判据,分析了几种疲劳裂纹扩展速率计算公式及各自的适用范围;应用Paris公式及Miner线性累积损伤理论对石油管汇中三通管件的疲劳寿命进行了分析。结果表明,以裂纹的扩展速率为判据来估算构件的疲劳寿命是可行的。     

含缺陷油气管道剩余疲劳寿命的预测

采用Paris公式计算分析了含轴向表面裂纹油气输送管的疲劳裂纹扩展过程 ,通过含缺陷油气输送管的全尺寸实物疲劳试验 ,对所采用的含缺陷管道疲劳寿命预测方法的计算结果做了实验验证 ,结果表明 ,含缺陷管道的疲劳寿命数值计算结果与实物试验结果基本吻合 ,采用Paris公式以及Zahoor等提出的管道表面裂纹尖端应力强度因子表达式进行油气输送管道的疲劳寿命计算分析是可行的。由分析和计算得知 ,含表面裂纹缺陷钢管疲劳加载周期为 1465次 ,考虑安全裕度 ,其剩余疲劳寿命约为 2 0a。含外表面裂纹疲劳扩展过程分为疲劳裂纹稳定扩展和疲劳裂纹快速失稳扩展两个阶段 ,前者的扩展周期较长 ,后者的扩展周期相对较短。     

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。     

X70管线钢管环焊接头氢脆敏感性研究

针对X70管线钢管环焊接头进行12 MPa总压、0.36 MPa氢分压下的缺口拉伸试验,研究焊接接头的氢脆敏感性变化,并结合断裂韧性试验和疲劳裂纹扩展速率试验对其的断裂韧性和裂纹扩展行为进行了研究。结果表明,热影响区位置的断面收缩率下降较明显,表现出较高的氢脆敏感性;与常温常压空气中的原始数据相比,X70钢热影响区在0.36 MPa氢分压环境下的裂纹尖端张开位移（CTOD）值下降了9.6%,断裂表面未出现二次裂纹;X70钢热影响区的疲劳裂纹扩展速率与空气环境相比增加了一个数量级,说明氢气能够增大材料的疲劳裂纹扩展速率,但根据实际管道压力波动情况,在0.36 MPa氢分压条件下X70钢管的氢脆敏感性较小。     

焊管成品长度与中直径高频焊管机组产量及投资的关系

围绕着近几年国内引进成型机建成的4套610和正在建设的3套660中直径高频焊管机组“在线定尺”成品长度为6.0~18.5 m的问题进行了讨论。研究分析了生产成品长度6.0~24.5 m焊管“在线定尺”、“精整线定尺”和“离线定尺”三个工艺方案,推荐“精整线定尺”工艺。建议对以船舶和铁路运输为主的中直径高频焊管企业,将焊管成品长度定为6.0~24.5 m,与国内目前普遍采用的成品长度6.0~18.5 m比较,不仅对海底输送管线用户有很强的竞争力,而且精整线综合小时生产能力将提高15.0%~35.0%,而投资仅增加4.178%;对以铁路运输为主的中直径高频焊管企业,建议采用“精整线定尺”工艺,将焊管成品长度定为6.0~12.25 m,与成品长度6.0~18.5 m比较,精整线小时生产能力将提高30%~35.0%,而投资仅增加3.280%。     

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。     

Nb-Cr X80管线钢管焊接接头可靠性分析

在力学性能测试的基础上,应用英国标准协会BS 7910-2005标准对两种不同焊接工艺下的Nb-Cr X80管线钢焊接接头含裂纹型缺陷的失效评定进行了研究。结果表明,同一焊缝二级评定中,由于2B级评定相对于2A级采用了真应力一真应变数据,因而更能反映所评定材料的抗断裂性能。对于相同尺寸的表面裂纹和埋藏裂纹,表面裂纹的危险性要大于埋藏裂纹;对于埋藏裂纹,其在焊接接头中的位置影响评定结果,距离表面越近,其危险性越大。当环焊缝接头存在尺寸为3．2mm×1mm的裂纹时,各评定点均在评定曲线可接受范围内,表明焊接接头的结构是安全的。     

螺旋焊管焊缝缺陷及检测

就螺旋焊管生产过程中常见的几种缺陷如气孔，夹渣，未焊透、未熔合，裂纹的产生原因以及用射线探伤和超声波探伤时这些缺陷所表现出来的典型特征进行了分析与介绍。     

锅炉用焊接钢管

简述了我国工业锅炉制造业现状、锅炉钢管生产现状以及焊接钢管用于制造中低压锅炉现状。论述了低中压锅炉用焊接钢管的质量要求,锅炉用焊接钢管的几种生产工艺方法,中低压用焊接钢管典型生产工艺流程,锅炉用焊接钢管生产中的几个关键技术问题,锅炉用焊接钢管的生产展望。     

铝焊管生产用挤压辊外径对焊接质量的影响

针对铝焊管焊接区过长导致的铝焊缝熔合线不规整、过烧、夹杂或冷焊,甚至无法完成焊接等问题,指出挤压辊外径大小是决定焊接区长短的要因。经过分析和大量的实践证明,将现有铝焊管用挤压辊外径减小44%～55%,进而缩短焊接区长度30.5%～38.7%,这样显著缩短了加热焊接区长度与焊接时间,对防止待焊铝管坯边缘坍塌、缩短待焊铝管坯边缘氧化时间、实现铝管焊接温度精准控制等有重要意义。