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不预热焊接工艺焊接X70管线钢接头的组织与性能

发布日期: 2020-09-05

来源: 清道夫环保网

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  • 更新时间: 2020-09-05
  • 发布者: 清道夫环保网

基本简介

石油天然气需求的不断增加对石油天然气的运输和储存也提出了越来越高的要求,因此长距离、大口径、高压输送管线用钢逐渐受到重视[,此类管线用钢需具有高强度和高韧性。X70管线钢是通过低碳微合金化后控轧、控冷得到的具有细小铁素体和珠光体组织的高强钢,广泛使用于油气管道。与X52、X60和X65等强度级别较低的管线钢相比,X70钢含碳量明显下降,但因合金元素含量较高,其碳当量仍然维持在较高水平[6。而碳当量越大,钢材的淬硬倾向越大,越容易发生焊接开裂。因此,X70钢在焊接时往往因焊接预热温度不足而在热影响区产生冷裂纹缺陷8,特别是在寒冷地区施工的时候。为了改善管线钢的抗冷裂纹能力,除控制化学成分外,一般可以适当升高预热温度和控制层间温度。另外,X70钢在焊接过程中经历热循环后,接头强度和韧性会降低,因此焊接时一般也要采用预热、控制层间温度等手段来保证接头强度和韧性10]。但这一系列过程会延长焊接施工时间,降低焊接施工效率,大幅度地增加管道施工成11一12],在交通不便地区,能源供给也是一个很难解决的问题。所以在设计X70管线钢焊接工艺时,要综合考虑实际焊接材料的化学成分、显微组织以及现场环境等,设计适合的工序,既保证焊接质量满足工程应用要求[13,又可以进一步提高生产效率和节约成本。


目前关于此类钢焊前不预热焊接工艺的报道并不多[14,为了满足X70钢的焊接要求,作者设计了一种焊前不预热就能得到较高强度和韧性的焊接工艺,采用该工艺对X70钢进行了焊接试验,并分析了焊接接头的组织和力学性能﹐期望能为X70管线钢管的焊接工艺应用提供参考。


1)基于张量分解,为计算残余应力建立了相应的力学模型,推导了残余应力在压痕过程中所做的功,并予以修正。

2)通过有限元模拟分析发现,残余应力对压痕加载的初始阶段影响很大,但对加载的后半阶段和卸载过程的影响很小,可忽略不计,并且拉应力对压痕过程的影响明显大于压应力,可以认为压痕在加载过程中是一个弹塑性的变形过程,而在卸载过程中是弹性变形过程。

3)基于能量法,建立了压痕功与残余应力之间的解析模型;试验结果表明,所建立的残余应力模型求解的残余应力是准确可靠的,可以用于残余应力的测试。

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