焊接残余应力对深水立管力学性能的影响

在J型铺管时,焊接质量对于钢悬链线立管能否安全服役有着很大的影响。在系统研究焊接残余应力分布规律的基础上,运用整体模型和局部模型相结合的方法,研究了立管焊接残余应力对深水立管力学性能的影响。建模时使用ABAQUS软件模拟焊接过程,利用DFLUX子程序进行二次开发来编译双椭球热源模型,将焊缝及附近区域的网格进行加密细划。分析结果表明,焊接残余应力对深水钢悬链线立管焊缝中心线附近的强度影响很大,对于立管整体来说,焊接塑性区存在的范围很小,即使应力过大也不会造成承载面的全屈服而发生立管的塑性断裂;在焊接残余应力影响下,各水深立管管段所受的平均应力幅值均有所增大,疲劳损伤增加;J型铺管时建议采取一定的应力释放措施,以保证钢悬链线立管在使用年限内能够安全服役。     

基于双椭球形热源的油田用小型储罐人孔焊接热应力分析

油田用小型储罐的安全性和可靠性非常重要,而储罐人孔处的焊接应力是最大、最复杂的,分析人孔处的应力是非常必要的.通过对焊接熔池中复杂的热过程用导热连续体中的焊接热源加以近似,建立二氧化碳气体保护焊的双椭球形热源模型,推导出人孔焊接应力最大值的计算公式并求出其应力集中系数的参考值.这种新的分析焊接应力的方法,计算较准确,对...     

连续管焊接应力数值模拟分析

连续管的焊接应力对其质量与寿命有着重要影响。借助SYSWELD软件,依据连续管的材料性能,考虑焊接电弧力及其挖掘作用,选择双椭球形的热源模型,模拟连续管焊接过程,分析其焊接温度场及应力场。分析结果表明,焊缝处焊接残余应力不是均匀分布的,横向残余应力最大值出现在偏内径处,管的内外壁均受拉应力,且内径处比外径处大。纵向残余应力最大值出现在过热区,远离过热区的残余应力逐渐减小,而且逐渐由拉应力转变为压应力。     

管道在役焊接接头残余应力的研究

采用SYSWELD焊接模拟软件对X70级管道在役焊接接头应力进行模拟,并将在役焊接残余应力与常规焊接进行对比。结果表明:在役焊接接头残余应力分布规律与常规焊接保持一致,符合管道焊接接头“内凸外凹”的变形机理,但在数值上差别较大。近缝区在役焊接残余应力大于常规焊接,随远离焊接中心,在役焊接应力曲线转变速度较快,且在役焊接和常规焊接环向残余应力拉压应力转变位置不同。     

TRT焊接机壳T型接头残余应力的模拟研究

结合氩气保护焊工艺,采用数值模拟方法对TRT焊接机壳T型接头焊接过程中的温度场、残余应力和变形情况进行了分析,并采用盲孔法测试了其焊后残余应力。数值分析采用了两种不同的热源模型,即均匀热流加载模型和移动热源模型。模拟结果表明,在T型焊接接头多道焊过程的温度场模拟结果中,移动热源法模拟获得的温度相对比较集中,且焊缝处温度场波动更剧烈,更接近实际焊接过程;移动热源法模拟的残余应力值较小,且应力曲线平滑,与实测值吻合度较高;移动热源法模拟的焊接过程变形量较均匀热流加载法小。     

深水钢悬链线立管三维动力分析

基于钢悬链线立管系统动力学方程,建立了深水钢悬链线立管三维有限元分析模型,对深水钢悬链线立管系统在波浪、海流和浮体运动等载荷单独作用和共同作用下的响应特征进行了分析。在多项载荷作用下,钢悬链线立管表现出明显的平面外响应,并且响应具有非线性特征,立管上部悬挂点和底部着地点附近M ises应力较高,是立管的危险段。     

管线钢在役焊接接头残余应力的数值模拟

采用SYSWELD焊接模拟软件对X70管线钢在役焊接接头残余应力进行模拟,主要考察焊接工艺、在役条件和管道结构对X70压力管线在役焊接接头残余应力的影响规律.结果表明:在役焊接接头的残余应力更为复杂,且大于常规焊接.随着焊接热输入量的增加,在役焊接接头残余应力增大;增加运行管线内介质流速,接头残余应力减小;随着管道压力...     

深水钢悬链线立管安装回接技术国内外现状

介绍国外近年若干典型钢悬链线立管安装项目,着重介绍这些项目中应用到的新技术、新工艺。根据国内当前钢悬链线立管安装回接技术研究,论述国内钢悬链线立管安装回接方法、方案、设备、计算分析等方面的研究现状。基于国内钢悬链线立管安装回接技术研究现状和工程应用需求,提出几点可开展的工作。     

钢悬链线立管泄漏对“深海一号”能源站的风险评估

针对水下接入的2根外径为323.9 mm生产立管,定量评估布置在“深海一号”能源站东侧浮箱与西侧浮箱两种不同方案对生活楼的安全风险。结果表明,钢悬链线立管悬挂在能源站西侧浮箱对生活楼造成的火灾风险显著小于布置于东侧浮箱方案,但2种布置方案均满足可接受的风险标准。“深海一号”能源站采用高等级安全策略,将外径为323.9 mm钢悬链线立管悬挂在能源站西侧浮箱,在生活楼设置H60防爆墙,并综合采用泄漏报警系统、生产压力异常报警关断系统、流动安全管理系统和安全消防系统等,保障国内首个深水自营大气田的安全。相关实践结果可为南海其他深水开发项目油气立管系统布置设计和风险评估提供参考。     

预拉伸对铝合金管体焊接残余应力和变形影响的数值模拟

利用ANSYS软件模拟厚度为4mm的7075铝合金管体试件在有预拉伸应力和无预拉伸应力作用下的焊接.结果表明:预拉伸焊接法可有效减小铝合金管体焊后的残余应力和变形.预拉伸应力抵消了部分焊接区热膨胀产生的压缩应力,从而减小了压缩塑性变形,进而减小了冷却时焊接区域的拉伸应力,相应地远离焊缝区域的压缩应力也随之减小.     

X70级管道环焊缝接头残余应力数值模拟

根据试验确定了X70级管线钢管环焊热源模型,并利用数值模拟软件Sysweld计算了焊接热循环过程,确定了焊接接头在焊接过程中温度和应力的变化过程及其分布,以及焊后残余应力的大小和分布。计算结果不仅可以预测焊后残余应力,还可以为优化焊接参数、改善焊接接头组织性能提供参考。     

焊接热输入对堆焊残余应力和变形的影响分析

为了研究热输入对堆焊残余应力和变形的影响,建立了钢板堆焊的有限元网格模型,进行了高斯移动热源的加载,通过改变焊接电流和焊接速度的大小,研究了热输入对堆焊残余应力和变形的影响规律。研究结果表明,焊件最大残余应力节点位于焊缝区域;最大形变处位于焊件宽度方向的外端;一定范围内,增大焊接电流,焊件形变量先变大后变小,最大残余应力数值逐渐变大,最终趋于某一定值;增大焊接速度,焊件最大残余应力和形变量均逐渐减小。     

焊后热处理消除管道环缝焊接残余应力的有限元模拟

以ABAQUS模拟软件为基础,创建管道环缝二维轴对称有限元模型,利用完全耦合方式计算了304不锈钢管焊接过程中的温度场和残余应力场,并在焊接完成后的残余应力场的基础上进行了焊后热处理工艺过程的有限元模拟。结果表明:二维轴对称模型能够有效地模拟304不锈钢管焊接热力耦合机制,相较于三维模型单元数目更少,节省大量计算时间;热处理后的残余应力场与热处理前相比,厚度方向残余应力降低,环向和纵向残余应力没有降低,但应力集中位置明显减少,应力分布较为平缓;焊后热处理过程中的塑性应变和高温蠕变是残余应力消除的力学机制,其中塑性应变起主要作用。     

封面

在高强管线钢的工程应用过程中,较高的焊接残余应力会导致焊缝产生应力腐蚀和疲劳裂纹以至失效。简要介绍了高强度管线钢的焊接方法,对比了传统电弧焊与先进焊接方法的工艺特点,以及不同焊接方法的残余应力分布,概述了通过无损检测手段进行残余应力分析的相关研究结果,并通过数值模拟进行了焊接残余应力的对比和分析。指出,通过不同的数值模型及有限元分析等手段,可快速获得不同焊接方法的接头残余应力分布,以便于对焊接工艺进行调整。     

焊后消氢处理工艺对高强钢焊接残余应力的影响

以20MnTiB高强钢为试验材料,采用焊后消氢处理方法,对采用相同焊接参数焊接的3块20MnTiB试板分别进行未消氢处理、150 ℃×2 h消氢处理、250 ℃×2 h消氢处理后,使用盲孔法测量了表面焊接残余应力,研究了不同温度焊后消氢处理工艺对构件焊接残余应力的影响。结果表明,焊后消氢处理工艺是影响构件焊接残余应力的重要因素之一,进行焊后消氢处理可以降低焊接残余应力,且焊后消氢处理工艺的温度越高,焊接残余应力降低的幅度越大。