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。     

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。     

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。     

API X52焊管管母及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率

对两种X52管线钢管母及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率进行了测试，发现两种焊管管母虽有50MPa以上强度差，但几乎有相同的疲劳裂纹扩展速率。而且，两种焊管焊缝及热影响区的疲劳裂纹扩展速率均低于管母，但在排除焊接残余应力导致的裂纹闭合效应后，两种焊管焊接接头的疲劳裂纹扩展速率均与管母相当。     

全尺寸疲劳试件疲劳断口分析

针对准Φ323.9 mm×18 mm的X65钢质海洋隔水管,开展了多接头四点弯曲+内压全尺寸疲劳试件试验研究,并采用高清相机、三维视频显微镜对试件疲劳断口进行宏观和微观分析。研究表明,试验用全尺寸疲劳试件焊接接头中存在未熔合等不连续性缺陷,疲劳试件疲劳抗力的薄弱部位分别为管道内表面的焊趾与外表面两条焊道的结合位置,而焊缝区疲劳裂纹扩展路径较为曲折,因而具有较好的抗疲劳裂纹扩展性能。最后建议,通过采取加宽对接接头间的间隙、清洁坡口污染物等措施,可以防止内表面附近的焊接未熔合问题;通过降低管道内表面焊缝余高,打磨外表面焊缝,以减小形状不连续导致的应力集中,最终可提高试件的抗疲劳寿命。     

几种焊接缺陷对X70管道环缝接头应力集中的影响

利用大型有限元软件ANSYS对在工作压力下带有咬边、凹坑、焊缝余高、错边等焊接缺陷的X70环缝管道进行了应力分析。分析结果显示,在咬边、凹坑、焊缝余高、错边焊接缺陷中,焊缝余高对受内压管道环焊缝的应力集中的影响最低,错边其次,咬边较为严重,凹坑最为严重;焊缝余高不影响X70管道接头静载强度,超过2 mm的错边量对环缝接头应力集中影响明显,咬边缺陷对X70管道环缝接头应力集中的影响大于错边,缺陷凹坑缺陷对环缝接头应力集中的影响随其三维尺寸增大而增大。     

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。     

埋弧焊管弯曲试验开裂原因分析

对埋弧焊管检验中出现的正弯和反弯不合格试样进行了金相分析,发现这些不合格试样均在焊缝焊趾处存在微裂纹或微咬边,这是导致弯曲开裂的主要原因。产生微裂纹的原因是焊缝与母材过渡不平滑,焊趾处应力集中过大,再加上矫平试样时未去除焊缝余高;产生微咬边的原因是焊接过程中焊接规范不恰当或焊接过程设备运行不稳定。     

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。     

液化气换热器内漏原因分析及建议

正丁烷装置脱异丁烷塔顶冷凝器1080-E101在生产过程中发生泄漏事故。用宏观检查、金相分析、扫描电镜观察和力学分析等方法进行研究,结果表明:发生泄漏的换热器,其管板与换热管的金相组织正常,判定材料的选用没有问题;焊接质量不高,有些角焊缝存在假焊,并未真正与管板焊接起来;断口呈现典型的疲劳特征,这是由于换热器横向流引发换热管的振动,振动引起角焊缝处疲劳,一些应力集中区域对于疲劳载荷非常敏感;角焊缝根部未焊透,存在几何不连续,容易造成局部应力集中。对于管壳式换热器,横向流诱发的振动是角焊缝处疲劳载荷的来源,导致角焊缝处疲劳裂纹的萌生、扩展,当发展到一定程度时,由于承载能力不足,导致角焊缝韧性破坏。     

X65/316L与AISI4130/Inconel625复合管焊接接头力学性能及腐蚀行为研究

采用ERNiCrMo-3焊丝成功焊接X65/316L与AISI4130/Inconel625复合管,研究了复合管焊接接头的力学性能和腐蚀行为。采用拉伸试验、全焊缝拉伸试验、冲击试验、硬度测试表征了焊接接头的力学性能。参照ASTM G39和ASTM G5的相应标准对复合管焊接接头进行了CO2应力腐蚀和电化学腐蚀性能测试。结果表明,复合管焊接接头的抗拉强度达到583 MPa,断裂发生在X65/316L母材处;焊缝屈服强度为441.4 MPa,抗拉强度为725.9 MPa,延伸率达到37.67%;在-10 ℃试验条件下,焊缝的冲击吸收功为157 J,接头硬度值呈现梯度过渡。复合管焊接试样经过CO2应力腐蚀试验后失重达标,在母材和焊缝处没有观察到裂纹;电化学腐蚀试验后焊缝和热影响区的耐蚀性与母材相当。     

钛合金厚板焊接接头残余应力测试

采用局部逐层对称剥削材料盲孔法对51 mm厚钛合金Ti80板焊接接头残余应力进行了测试,并系统研究了其三维残余应力分布特征。结果表明,局部逐层剥削材料盲孔法能有效测量大厚度焊接件焊接接头的内部残余应力,并能准确反映大梯度变化应力状态。钛合金焊接接头,沿垂直焊缝方向在距焊缝中心-10~10 mm范围内,具有较高拉应力,应力值集中在500 MPa左右,且拉应力峰值出现在上表面距离焊缝中心10 mm位置;沿厚度方向距焊缝中心-10~10 mm范围内,为拉应力,表层应力普遍大于内部应力。在远离焊缝位置沿厚度方向为压应力,应力值为200~680 MPa,且峰值出现在距离上表面5 mm和焊缝中心20 mm位置处。     

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。     

X90螺旋埋弧焊管焊缝横向裂纹分析

为了提高X90螺旋埋弧焊管的焊缝质量,推动其工程服役的快速发展,对X90螺旋埋弧焊管的焊接接头以及焊缝横向裂纹进行了金相分析,并对横向裂纹的产生原因进行了分析与讨论。焊缝横向裂纹显微形貌和能谱检验结果表明,在焊接工艺不稳定情况下,制管工序中焊缝承受的多种拉应力叠加后作用于焊缝内残留焊剂部位,导致该部位的拉应力超越材料强度极限引发裂纹萌生和扩展;横向裂纹在纵向截面上起源于焊缝中的残留焊剂,由内焊缝向外焊缝扩展,而其在水平截面上由焊缝向母材扩展;随着远离起裂源点,裂纹断口形貌呈现由准解离断裂向解离断口渐变,整体表现出脆性断裂特征。     

三种高钢级大直径焊管残余应力分布规律研究

采用盲孔法较为系统地对UOE,JCOE和SAWH三种管型的高钢级大直径焊管的残余应力进行了测试,获得了三种管型焊管残余应力分布规律.UOE焊管的残余应力水平较低,分布较均匀,平均周向应力水平为28 MPa,峰值周向拉应力为104 MPa,在焊缝内壁出现;JCOE焊管的残余应力水平略高于UOE焊管,分布均匀性较UOE焊管...