空冷器管头泄露原因分析

柴油加氢精制空冷器在开车运行的硫化过程中发生管头(管板焊接接头的焊缝处)泄露现象。通过对空冷器管头的宏观检测、成分与组织分析、腐蚀特征分析找到了失效模式和原因。失效模式为硫化物应力腐蚀。这是由于焊接过程控制不当,焊接冷却速度较快,导致淬硬组织的形成;焊后热处理不充分,未改善淬硬组织。     

径向间隙对304L不锈钢振动疲劳性能的影响

基于疲劳试验和有限元分析，研究径向间隙对插套焊疲劳性能的影响. 疲劳试验表明，应力比较大时，试样易在焊趾处失效，焊趾处裂纹由外向内扩展；应力比较小时，易在焊根处失效，焊根处裂纹由内向外扩展. 未失效试样径向间隙高于失效试样. 利用有限元软件建立了插套焊有限元模型，分析了径向间隙对焊根和焊点处疲劳性能的影响. 结果表明，相对于0.1 mm的径向间隙，0.4 mm径向间隙能降低焊根和焊趾处的应力，降低幅度分别为14%和1.4%，径向间隙越大，焊根和焊趾处的应力峰值越小，疲劳性能越好.     

交变载荷作用下平面应力状态焊接接头焊趾处应力应变理论解的推导

基于弹塑性力学理论计算对接接头交变载荷作用下焊趾处应力和应变,以准确预测交变载荷作用下平面应力状态对接接头焊趾处的应力和应变值为目标,考察了不同加载情况下平面应力状态对接接头焊趾处应力和应变的理论计算方法,并给出了交变载荷作用下平面应力状态对接接头焊趾处应力和应变的理论解.结果表明,在材料参数、载荷大小以及焊趾应力集中系数已知的前提下,根据提出的理论解的计算式可获得相应载荷时接头焊趾处的应力应变,为焊接接头在交变载荷下的疲劳失效预测提供理论指导.     

某成品油管道环焊缝泄漏失效原因分析

分析某发生泄漏失效的成品油管线样品,发现泄漏失效裂纹位于环焊缝起弧、收弧处.分析认为导致钢管泄漏失效的原因是环焊缝存在焊接热裂纹且环焊缝内表面成型不良,在长期服役过程中受内、外载荷影响,位于焊瘤附近的焊接热裂纹产生应力集中并发生扩展导致环焊缝泄漏失效.     

核电厂常规岛汽轮机调节系统支管断裂原因分析及改进建议

通过从系统布置、运行工况、焊接工艺选用、焊材选用、焊工技能、无损检验等方面对核电厂常规岛汽轮机调节系统支管与母管连接处焊缝延焊趾处断裂进行分析,结果表明:汽轮机调节系统的主管在运行期间的长时间震动,是导致支管焊趾处断裂的根本原因.对该系统管线的布置提出了相应的改进建议,为后续同类型管线的布置及焊接提供借鉴.     

加热管盘管泄漏原因分析

某加热管组的加热管盘管材质为BFe10-1-1铜合金，设备使用几年后发生泄露。采用光学金相显微镜和扫描电子显微镜对加热管盘管的失效原因进行分析，找到了失效模式和原因。加热管组的加热管盘管失效模式为焊缝处发生脱镍腐蚀中的栓状腐蚀。失效原因为加热管盘管焊缝处金相组织存在枝晶偏析，枝晶间被择优脱镍腐蚀并氧化；加热管盘管焊缝内表面不平整，容易留存冷凝水，腐蚀孔一旦形成后，也更容易存储和富集腐蚀性元素S和Cl的冷凝水，加剧腐蚀。     

超临界循环流化床锅炉高温过热器管开裂原因分析

某超临界循环流化床锅炉TP347H钢膜式壁高温过热器管频繁发生开裂,通过宏观检查、光谱分析、力学性能试验、显微组织分析以及运行情况分析等对其失效原因进行了研究。结果表明,取样管化学成分、力学性能均满足标准要求,显微组织未见异常;裂纹起源于管子与鳍片焊趾处,并从外壁向内壁扩展;管子开裂原因为:高温过热器管为大屏膜式壁结构,加之锅炉启动过程中,相邻管壁温度差较大且不断变化,造成管子在轴向方向的膨胀差较大并形成交变热应力,从而在焊趾应力集中部位产生热疲劳裂纹,同时管子与鳍片焊缝处的残余应力以及管子外表面存在的直道沟槽促进了裂纹的形成和扩展。     

SA508-3钢焊趾部位回火焊道技术研究

采用自动TIG焊方法对核电SA508-3钢焊趾部位回火焊道技术进行了研究。试验结果表明,随着参数S的增大,焊趾处的粗晶区分别经历了完全相变、不完全相变、高温回火、低温回火等热循环过程,S为0~0.4mm时,焊趾处显微组织以板条马氏体为主,显微硬度高于420 HV;S为1.5 mm时,后续焊道的临界区覆盖在了焊趾处的粗晶区部位,此时显微组织为原奥氏体晶界的链状隐晶马氏体组织+回火索氏体组织,显微硬度高于350HV;S为2~2.8 mm时,焊趾处粗晶区转变为回火索氏体组织,显微硬度在300 HV左右;S为3.4~4.3 mm时,焊趾处显微组织为马氏体的回火组织,显微硬度值高于350 HV。     

汽油加氢装置反应器出口管线焊缝开裂原因分析

对某1Cr5Mo制造的汽油加氢反应器开裂焊缝进行了失效分析.分析结果表明,主裂纹起源与焊缝弯头一侧内表面焊趾的趾根,呈树枝状形态以穿晶路径穿过焊肉一直向焊缝外表面扩展并形成穿透裂纹;焊缝的直管与弯管在对焊连接时出现了弯管向外的错位1.5～2 mm;远离泄漏主裂纹区的焊肉中还存在严重的焊接缺陷及微裂纹;焊缝的焊肉、熔合区、热影响区材料组织均为脆性的马氏体类组织,焊缝区硬度较高.以上原因的综合作用导致了这次失效事故.     

7N01铝合金十字接头抗疲劳设计

首次针对铝合金十字接头的疲劳失效模式开展研究. 借助有限元分析与疲劳试验相结合的研究手段,首先将传统的热点应力(HSS)与研究中的等效结构应力(equilibrium equivalent traction force/EETS)的应力集中系数对比,证实了EETS分析结果的网格不敏感性. 基于此,深入分析十字接头连续板厚度、接头熔深以及加载跨距对焊趾与焊根处应力的影响,并提出有效结构应力(effective traction force)计算焊根开裂角度. 结果表明,焊趾处等效结构应力不受连续板厚度、加载跨距与熔深的影响,而在焊根处,各个因素影响不一. 疲劳试验与解析预测结果高度一致,承载十字接头焊根开裂角度并非45°. 十字接头的抗疲劳设计需综合考虑接头几何特征与焊接质量,必须满足焊趾处等效结构应力(S_s,toe)高于焊根处等效结构应力(S_s,toe).     

液压作动筒裂纹分析

某型发动机液压作动筒在打压和试车阶段发现泄漏,检查发现焊缝处存在裂纹。利用微距照相机和扫描电镜对液压作动筒裂纹外观、裂纹断口进行宏微观观察,并用能谱仪进行成分分析,利用金相显微镜和显微硬度计对作动筒进行了组织与硬度检测。结果表明：液压作动筒受到应力腐蚀作用,在打压试验或试车前期就萌生裂纹,造成早期失效;建议严格控制焊缝背面余高和尖角过渡,同时从作动筒清洗等工序查找腐蚀介质来源并加以控制。     

海底油气管道焊接接头的安全评定

采用欧共体提出的结构完整性评定方法SINTAP(Structural Integrity Assessment Procedure)，针对APISLX65管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹和埋藏裂纹进行安全评定。评定是在给定裂纹尺寸和载荷条件下，应用有限元分析，根据CTDD(裂纹尖端张开位移)试验结果进行的。同时根据母材和全焊缝拉伸试验结果，建立了X65管线钢焊接接头的一级、三级评定曲线。评定结果表明，不论是采用一级或是三级评定，各评定点均在评定曲线定义的范围内，说明该结构是安全的。将SINTAP安全评定方法应用于管道结构，为SINTAP在国内管道结构安全评定中的应用奠定了基础。     

Suggestion of welding procedure for compressive residual stress induction by using low transformation temperature welding materials

ABSTRACT

To understand the cause of compressive residual stress in welded joints, we analysed by numerical analysis the effect of welding pass sequence using low transformation temperature (LTT) welding materials on residual stress around the weld toe of boxing fillet welded joints. It was determined by numerical analysis that the produced compressive residual stress and the influence of the stiffeners are reduced in the equivalent position of the weld toe in a fillet welded joint because of the influence on the behaviour of the stiffener in the weld being due to residual stress distribution around the weld toe. The residual stress reduction method of extending the length of the welded bead and releasing the weld toe from the stiffener, similar to the concept of discarding a bead to reduce tensile residual stress, was effective in fillet welded joints. Numerical analysis of the relationship between residual stress around the weld toe and width of the weld bead in the bead-on-plate welding model clarified that compressive residual stress can be introduced around the weld toe by having a wide width weld bead. In addition, a fully penetrated welded joint was very effective for causing compressive residual stress around the weld toe.     

Study on residual stress in socket weld by numerical simulation and experiment

In this paper, welding residual stress in socket weld of 304L stainless steel pipe was investigated using numerical simulation and validated by X-ray stress measurement. From the simulation results, the maximum tensile residual stresses were located at weld root and weld toe on both sides of the weld along pipe, which led to the fatigue failure. Pre-bevelling and low transformation temperature (LTT) dressing could decrease tensile residual stress both in hoop and axial direction at weld root and weld toe. After LTT dressing, compressive residual stress was generated throughout weld toe. Compressive stress can delay fatigue crack initiation and propagation. Therefore, pre-bevelling and LTT dressing can improve the fatigue life of socket weld.     

海底管道高匹配焊接接头的安全评定

在给定裂纹尺寸和载荷条件以及材料的力学性能的情况下,根据欧洲共同体提出的结构完整性评定方法(SINTAP),针对高匹配API5LX65管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹进行安全评定,用极限载荷法和GTOD(裂纹尖端张开位移)试验结果进行评定.同时根据母材和全焊缝拉伸试验结果,建立高匹配X65管线钢焊接接头的二级评定曲线.评定结果表明,在采用二级评定时,评定点在评定曲线范围内,说明该结构是安全的.将SINTAP安全评定方法应用于高匹配焊接管道结构,将为SINTAP在国内管道结构安全评定中的应用奠定基础.     

Fracture toughness and safety assessment of X65 offshore pipeline welded joints

0Introduction Weldedjointsaretheweaknesslocationinthewelded structureofoffshorepipeline.Duetothein servicecondi tionssuchaslowtemperatureandoceanwave,crackiniti ation,extensionandevencollapsearefrequentlyfoundin thejoints.Thematerialwithhightoughnessatl…     

强度失配对接接头残余应力分布的有限元预测

针对高强钢的低匹配接头应用,采用有限元计算的方法,考察了匹配比、盖面焊道加宽对对接接头残余应力分布的影响.结果表明,强度匹配的影响虽仅限于包围焊缝的小区域,但该小区域包含了疲劳破坏的所有危险区域;随匹配比增加,焊趾横向残余应力降低,纵向残余应力增加;随焊道加宽低匹配对接接头的横向残余应力和纵向残余应力仅稍有增加,但峰值位置改变,普通低匹配对接接头横向残余应力峰值位于母材区,而焊道加宽的等承载设计对接接头横向残余应力峰值位于焊趾.     

高钢级管道环焊缝裂纹失效分析

含裂纹缺陷的环焊缝失效分析,是解决X70及以上高钢级管道环焊缝质量风险的必要环节。文中对现阶段含裂纹缺陷的环焊缝排查和失效分析进行了梳理和成果总结分析,及时发现问题和规律,为后续安全管控和裂纹机理研究提供参考。已有失效分析规律总结如下：X70及X80管道环焊缝裂纹以根焊开裂形式为主;变壁厚、管道顶部和底部等位置容易发生环焊缝裂纹缺陷,焊接施工和缺陷无损检测及评判时应重点关注,尽量避免漏评误判;焊瘤、错边、余高等外观检测指标超标,导致环焊缝成形较差,影响裂纹缺陷的检出并加重根焊位置的应力集中。基于上述规律,建议对新建管道需加强针对管道环焊缝外观检测、根焊裂纹检测工艺。而对于在役管道,重点防范弯曲等附加载荷影响,依托环焊缝裂纹失效分析,进一步研究环焊缝裂纹形成的微观机理和控制参数。