高钢级管道环焊缝断裂行为研究现状及探讨

近年来,高钢级管道环焊缝因焊接缺陷等原因导致的失效事故频发,对高钢级管道环焊缝断裂行为、失效机理的认识和焊缝断裂预防控制技术提出了更高的要求。环焊缝的强韧性特征是其断裂和失效研究的基础,从研究手段和研究热点两个角度总结了国内外环焊缝强韧性研究现状。研究手段主要有组织结构表征、力学性能测试、热模拟和有限元仿真等。研究热点集中在结构性能设计、缺陷安全评估和失效机理方面,其中对环焊缝不同特征区域的强韧性分布规律的精确表征和掌握应得到重点关注。此外,相对于相同材质管道等壁厚焊接环焊缝,站场内不同材质和不等壁厚管道对接焊接接头韧性分布规律和损伤机理更需要开展系统研究。     

预热温度对X80管线钢焊接热影响区组织性能的影响

X80管线钢在焊接过程中,热影响区由于受到焊接过程热的作用,其组织和性能会发生较大的变化,尤其是粗晶热影响区的组织和性能变化最大。采用热模拟技术、工程测试手段和显微分析方法,研究了焊前预热温度对X80管线钢粗晶热影响区的夏比冲击韧性的影响规律,并分析了原因,确定了管道在小线能量下焊接的预热温度。认为在较小线能量下焊接,焊前预热对粗晶区的韧性有利,在现场焊接线能量为10kJ/cm时,推荐焊前预热温度为150℃;若在较大线能量下焊接,焊前预热对粗晶区的韧性没有益处,预热温度过高会给粗晶区韧性带来损害,应予以限制。     

关于西气东输管线和钢管的若干问题

介绍了西气东输管道工程概况，从国际上天然气管道的发展趋势和相关研究结果论述了西气东输管道输送压力和钢级选择、管型选择、材质选择及断裂控制等问题。最后介绍了西气东输用X70针状铁素体型管线钢和螺旋缝埋弧焊管的研究开发和批量生产情况。     

材料最佳性能指标组合参量及在油气输送管道工程中的应用

提出了管道材料最佳性能指标组合参量的概念。采用YBB设计准则时的最佳性能指标组合参量为KIC／σY,采用LBB设计准则时的最佳性能指标组合参量为KIC^2／σY,采用双判据法和失效评价图技术时管道材料的最佳性能指标组合参量为Kmat／σY,预测输气管道止裂时的最佳材料性能指标组合参量为M（CV^1/2／σY）,可用Kmat／σY统一表示不同情况下管道材料性能指标组合参量。Kmat／σY。的大小不但决定着管道的失效模式,也决定着管道的安全状态,同时可以作为评价材料综合性能的新参量用于管道材料的质量评价或在管道安全设计与评价中推广使用。     

预变形及应变时效对X100管线钢管性能的影响

通过对X100管线钢管在不同预变形量和时效温度下所做的拉伸试验和冲击韧性试验结果的分析,研究了预变形和时效温度对X100管线钢管性能的影响。试验结果表明,预变形明显提高了X100管线钢管的屈服强度、抗拉强度和屈强比,使材料的塑性和冲击韧性明显降低;应变时效对钢管纵向性能影响较为明显,纵向屈服强度、抗拉强度明显升高,而横向屈服强度、抗拉强度变化较小。     

薄钢板止裂韧性试验及讨论

介绍了ASTM E1221标准止裂韧性试验方法在薄钢板上的应用,止裂韧性测试方法及特性,说明了裂纹止裂在实际构件上的应用。     

不同材质管道对接环焊缝热影响区的硬度分布规律研究

近年来,站场内管道环焊缝的失效问题引起广泛关注,站场内管道环焊缝具有不同材质、不等壁厚、不同管件类型对接的特点,对这种环焊缝的性能并未充分掌握。以站场内管道材质和壁厚差距均较大的X80-X60及X70-L245对接接头为研究对象,根据工程现场焊接工艺,制备了环焊缝试样,对接头热影响区的硬度进行了表征并研究了其分布规律。结果表明,焊缝区的硬度明显较高,热影响区内粗晶区的硬度最高,向母材方向逐渐降低。M/A强化及位错强化机制是粗晶区硬度较高的主要原因,二次相粒子的不均匀分布使粗晶区的硬度分散性较大。X80、X70、X60侧热影响区的硬度分布规律相似,与钢级相对应,L245侧热影响区具有明显更低的硬度。板状和粒状贝氏体表现出较高的硬度,而铁素体、多边形铁素体则不利于硬度的提高。     

一种新的裂纹尖端临界张开角的计算方法

介绍了一种新的裂纹尖端张开角(Crack Tip Opening Angle,简称CTOA)的计算方法。利用联盟管道的有关数据及有限元分析,拟合得出了高韧性管材(CTOA)c与Charpy冲击韧性Cv非线性段的经验公式;用管材Charpy冲击韧性Cv试验结果计算得到的(CTOA)c与用DWTT试验结果的经验公式计算得到的(CTOA)c非常吻合。这为高韧性管材(CTOA)c的计算提供了新的方法,可对天然气管道断裂控制计划的制定提供参考。     

MTS万能材料试验机在石油管材止裂韧性测试中的应用

建立起以MTS810.15万能材料试验机为主体的材料止裂韧性试验装置,对石油天然气输送管材进行了平面应变止裂韧性(K_(la))测试.结果表明可以运用MTS万能材料试验机进行材料止裂韧性试验,并对材料的止裂韧性进行了分析探讨.     

落锤试验试样的冷却方式和冷却效果相关性分析

由于在API,ASTM以及国标等相关标准中,对试样在气体介质中的保温时间等无具体规定,在一定程度上限制了冷却介质的选用范围。通过对试样在冷却中物理过程的分析和计算,给出了气体介质冷却条件下落锤试样的保温时间,使气体介质条件下的冷却有初步的依据。同时,给出了试样温度测试的关键之处。