切环法和盲孔法测试大口径厚壁X80钢级埋弧焊管的残余应力

采用切环法和盲孔法测试了规格均为Φ1 219mm×22.0mm的X80钢级螺旋缝埋弧焊管(SAWH焊管)和直缝埋弧焊管中UOE焊管和JCOE焊管的残余应力,并进行了对比分析。结果表明:切环试验后,SAWH焊管的周向张开量、轴向及径向错位均较大,残余应力较高,平均残余应力为148.7MPa;UOE焊管和JCOE焊管的周向张开量较小,无轴向及径向错位,残余应力较小,平均残余应力分别为37.0,69.3MPa。采用盲孔法测得SAWH焊管外表面的周向和轴向平均残余应力分别为132.1,160.9MPa,内表面的分别为-218.0,-185.5MPa,整体残余应力水平较直缝埋弧焊管的高。建议将规格为Φ1 219mm×22.0mm的X80钢级SAWH焊管残余应力的控制指标定为"切口张开间距不应大于80mm"。     

UOE和JCOE管线管的性能和成本分析

UOE和JCOE是目前大口径直缝埋弧焊管的两种主要成型方式。本文对比了UOE和JCOE的生产工艺,比较了二者在生产能力方面(管径、壁厚和生产效率)方面的不同,分析了UOE和JCOE管线管产品在残余应力、尺寸精度、屈强比等性能方面的差异。同时分析了UOE和JCOE的投资成本和生产加工成本,对UOE和JCOE的优劣进行了比较。     

直缝埋弧焊管铣边加工工艺及参数推荐

根据成型工艺不同,直缝埋弧焊管可以分为UOE和JCOE两种类型,其铣边加工工艺包括复合式和分离式。本文基于切削参数理论,分别为UOE、JCOE生产线推荐了合适的铣边加工工艺和参数。     

大口径厚壁埋弧直缝焊管内应力检测研究

以广州新电视塔钢结构工程用大口径厚壁埋弧直缝焊管为对象，采用一种应用广泛且精度较好的检测方法一盲孔法，对厚壁直缝焊管内外表面的残余应力进行了检测。检测结果表明，该方法可以有效地测出钢管内部残余应力的大小与分布，可为结构设计提供理论依据。     

螺旋缝埋弧焊管残余应力评价方法

基于弹性力学应力分析和叠加原理,研究了螺旋缝埋弧焊管切环法残余应力测试中的残余应力分布.建立了能综合考虑管段切口张开量、轴向错位量和径向错位量等因素的新残余应力评价方法,并与应变片法残余应力测试结果进行了对比.结果表明:应变片法测试的最大残余剪切应力平均值和局部最大剪切残余应力值均与新评价方法给出的相应值接近;管段内的宏观(平均)残余应力来自管段切开后的轴向错位和周向张开量,管段内残余应力的不均匀性来自管段切开后的径向错位.存在较大的径向错位情况下,宏观最大剪应力与局部最大剪应力的极大值之间有很大差别.就管线的工程应用而言,可以局部最大剪应力的极大值作为残余应力的控制条件.     

304不锈钢薄壁焊管表面残余拉应力的测定及消除

利用X射线应力测定仪采用不同的条件分别测定了304不锈钢薄壁焊管的表面轴向和切向残余应力,并研究了950℃保温30min水冷热处理前后其表面残余应力的变化。结果表明:采用铬靶Kβ辐射、2mm准直管测得的残余应力数据稳定且绝对误差小;热处理前薄壁焊管表面存在较大的残余拉应力,且焊管表面切向残余应力大于轴向残余应力;热处理后,表面拉应力变为压应力。     

成型过程对焊管残余应力的影响分析

现如今,输送管在工程中的应用率不断提高,并逐渐向大口径方向发展,螺旋焊管焊接的过程中应合理控制残余应力,全面提升焊接质量,提供消除残余应力的理论依据。本文首先针对渤海装备华油钢管有限公司螺旋焊管进行成型介绍,然后分析了焊管残余应力控制技术,最后探究了成型过程对焊管残余应力的影响。     

相变对管道环焊缝残余应力的影响

利用ADINA程序计算了管道环焊缝接头未考虑相变和考虑相变两种情况下的残余应力,有限元分析中考虑了材料热物理性能参数和力学性能参数的温度相关性.结果表明,考虑相变应力比未考虑相变应力,其外表面的轴向压应力值增加,内表面的拉应力值降低;外表面的环向应力出现压应力,内表面的拉应力值降低,最大拉应力的峰值区偏向近缝区.这说明相变应力对管道接头焊缝和近缝区有较大的影响.计算结果与实测结果基本一致,对焊接接头的金相组织分析也验证了计算结果.     

螺旋缝埋弧焊管残余应力的测试与控制

在大量试验的基础上,综合论述了螺旋缝埋弧焊管实际生产中有关残余应力的测试与控制问题。结果表明：切口位置不同,切口张开间距不同;正常的水压试验有一定的降低残余应力的作用,但主要是引起了焊管内部残余应力的重新分布;建议在焊管补充技术条件中,应明确规定切环试验的切口位置,并应对切环试验的径向、轴向位移加以限制。     

中厚板铝合金光纤激光+MIG复合热源焊残余应力的数值分析

基于热弹塑性理论性,建立铝合金激光+熔化极惰性气体保护焊(Metal inert gas,MIG)复合热源焊残余应力的三维数值分析模型。激光和电弧热输入分别采用双椭球体热源模型和热流密度峰值指数递增的锥体热源模型描述。利用所建模型,通过ANSYS有限元软件对12 mm厚铝合金复合焊对接接头残余应力进行模拟计算,研究其分布特征,并与MIG焊的计算结果进行比较。同时,将温度场与残余应力的计算结果与试验结果进行对比,验证模型的准确性。研究结果表明,在焊缝及近缝区,纵向拉应力及等效残余应力较大,两者应力峰值均低于材料的屈服强度。而相较于电弧作用区域,激光作用区域残余应力相对较高。焊趾处横向残余表现为拉应力,但应力峰值相对较低。与MIG多层多道焊相比,复合焊纵向应力和等效应力高应力区域明显较窄;焊件上表面复合焊应力峰值小于MIG焊,但下表面应力峰值则较MIG焊大。     

天然气输送钢管研究与应用中的几个热点问题

全面阐述了天然气输送钢管研究与应用中的热点问题：高压输送与高钢级管线钢的研究开发;抗HIC管线管及其技术条件;富气输送及其对钢管性能的要求;直缝埋弧焊管和螺旋缝埋弧焊管的比较与选择;输气钢管延性断裂的止裂;管线在近中性pH土壤环境中的应力腐蚀开裂;管线管的残余应力及控制;高强度管线钢的屈强比问题;在役管道的适用性评价及风险管理等。     

SA213-T92钢焊管残余应力的高温松弛行为

对SA213-T92钢焊管在600~750℃进行了不同时间的退火处理,对退火前后的残余应力进行了测定,对应力的热松弛行为进行了分析,根据高温松弛动力学曲线计算得到了松弛激活能。结果表明:退火前焊管接头表面的纵向残余应力高于横向的,两者分布规律相似,离焊缝越远,残余拉应力越小;不同温度退火后焊管接头表面的残余应力比退火前均有降低,随着退火温度的升高,残余拉应力逐渐降低;根据不同退火温度下焊缝残余应力的热松弛动力学曲线,求得蠕变等效方程中的系数B为5.07×104,应力指数n为4.4及应力松弛激活能Q为242kJ·mol-1。     

球罐环焊缝接头残余应力的三维非线性有限元分析

建立了球罐环焊缝焊接温度场和焊接应力应变场三维移动热源有限元分析模型,考虑了材料的热物理性能和力学性能随温度而变化,应用单元生死技术模拟焊接填充过程,模拟计算出移动热源作用下的温度场,以及以温度场为基础的环焊缝接头焊接应力应变场的分布规律:温度场结果表明,由于焊接的热输入和速度不同,以及热源加载体积不相等,每道焊接的最高温度均不相等。应力场的分析结果表明,在球罐内表面的焊缝及近缝区,呈现双向残余拉应力(经向和周向),而在外表面的对应区域,经向残余应力是压应力,周向残余应力为拉应力。     

大型直缝焊管三辊连续复合矫形工艺的辊形设计及过程仿真

现有的矫直、矫圆工艺均是分工独立完成的.为了在一个工序中同时完成矫直和矫圆工艺和解决大型直缝焊管成形后椭圆度和直线度的超标问题,提出一种新型的大型直缝焊管三辊连续复合矫形工艺.并以矫后管材的椭圆度、直线度和残余应力最小为设计目标,对该工艺进行过程仿真.结果表明,采用"五段式"的辊形设计并且辊轴各段的设计比例为1∶2∶4∶2∶1有更好的矫圆和矫直效果.此外,管材的椭圆度、直线度以及残余应力均与弹区比有关.当弹区比较小时,管壁截面出现失稳现象.对于同种材料,弹区比越小,管材的变形程度和矫后的残余应力越大.当弹区比分别为0.6和0.8时,均能获得良好的成形效果.矫形段辊形曲线的设计为双曲线的形式,所得到的管材直线度可以达到0.12％,椭圆度可以达到0.06％,满足大型直缝焊管的工业要求.该工艺可实现大型直缝焊管直线度和椭圆度的协同调控,从而缩短生产工艺流程,提高矫形效率.     

直缝焊管后弯工艺的分析研究

分析了旋压式JCOE直缝焊管后弯工艺过程,给出了影响后弯工艺过程主要参数的确定方法。所给方法对实际生产过程具有指导意义。     

直缝焊管辊弯成形动力学仿真研究

基于显式动力学算法,建立了直缝焊管成形过程的弹塑性有限元模型,采用大型非线性有限元软件ABAQUS对直缝焊管辊弯成形过程进行了模拟仿真。分析了成形过程中带钢的应力、应变的变化规律以及机架间距对成型质量的影响。研究结果表明,整个成型过程应力变化平缓,带钢边缘应变小于中部应变;随着机架间距的增大,带钢边缘的纵向应变相应减小。     

起重机箱形主梁的残余应力与下挠

通过对模拟的起重机焊接箱形梁残余应力分布的测试和分析,提出了三个横断面(大隔板断面,无隔板断面、小隔板断面)的最大残余应力区位于腰缝及其背面的盖板上,上盖板和腹板的大隔板处有较大的横向拉应力,小隔板下方的腹板处出现较大的双向压应力区。根据残余应力测试的结果,对起重机主梁的下挠变形进行了分析。     

安全卸压管安全端异种金属焊接残余应力影响因素的研究

焊接残余应力是造成接管安全端异种金属焊缝发生应力腐蚀开裂的重要因素。利用有限元方法,主要研究了安全端长度、焊接约束条件和同种金属焊接对异种金属焊接残余应力的影响。结果表明,安全端较短(w/t=0.5)时,安全端侧采用固定约束有利于减小异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力,经同种金属焊接后,异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力会大幅降低;安全端较长(w/t=4.0)时,异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力对安全端侧的约束条件不敏感,经同种金属焊接后,异种金属焊缝内表面的轴向残余拉应力会增大。     

薄壁金属直缝圆焊管残余应力超声检测

为了研究小口径的薄壁金属直缝圆焊管焊接区域残余应力的大小,利用临界折射纵波对焊管焊接区域进行残余应力检测。结合静载拉伸实验标定了焊管的声弹性系数。结果表明,残余应力随着拉伸距离的增加而变大;拉伸距离相同时残余应力随着焊管直径的增大而增大;声弹性系数与焊管直径无关。通过与盲孔法检测实验的对比,结果表明了临界折射纵波检测残余应力是可靠的。     

X80钢超声表面滚压加工残余应力场的有限元模拟

建立了超声表面滚压加工(USRP)的接触分析模型,模拟了X80钢的USRP过程,分析了等效塑性应变和残余应力的分布,并将残余应力的模拟结果与实测结果进行比较。结果表明:X80钢经USRP处理后表层发生了剧烈的塑性变形,并产生了残余压应力;随着距表面的深度增大,表层的残余压应力逐渐减小,并转变为残余拉应力;残余压应力峰值和残余压应力层厚度随位移载荷增大而增大;X80钢表面残余应力的模拟结果的与实测结果的误差约为4.8%,验证了模型的可靠性。