CTOD试验方法在海上风电导管架制作上的应用

为了确保海上风电导管架制作的可靠性和安全性,焊接接头的断裂行为研究就变得至关重要。通过分别从CTOD(裂纹尖端张开位移)的概念和某产品CTOD试验方法介绍焊接接头断裂韧度评定,为海上风电行业提供一种新型的设计和评估方法,以提高海上风电导管架的性能和可持续发展能力;同时,对比其经济性和高效性,为推广应用提供数据支持。

X65级别海底管线钢低温CTOD性能研究

由于恶劣的海洋环境,要求海底管线钢具有较高的低温断裂韧性。CTOD性能是海底管道低温断裂韧性的重要评价指标。本文通过对不同厚度实验钢在0℃、-20℃、-40℃、-60℃、-80℃试验温度下进行CTOD试验。试验结果表明,本文实验钢的CTOD性能存在厚度规格效应的影响,20.6 mm厚度实验钢的CTOD值随着试验温度降低而降低,在0~-40℃之间,其CTOD性能均保持在较高水平,其CTOD值均在1.30 mm以上,在-60℃以下,其CTOD值大幅度降低,CTOD值降低为0.11 mm。而14.3 mm厚度实验钢随着试验温度的降低变化不大,其CTOD性能均保持在较高水平,在-80℃下,其CTOD值仍达到1.63 mm。

超低温裂纹尖端张开位移(CTOD)实验装置改进及焊接接头断裂韧性分析

针对超低温裂纹尖端张开位移(CTOD)实验中存在的试样对中不准确和温度控制不精确等问题,该文对现有设备进行了改进并展开测试实验。首先,选用9Ni钢焊接液化天然气(LNG)储罐并使用扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)观察焊接接头的组织形貌;然后,用改进的CTOD实验装置测定接头的断裂韧性;最后,使用光学显微镜(OM)、SEM和EBSD分析CTOD断口形貌和疲劳裂纹的走向。实验观察到在焊接接头的熔合线处存在宽度约17μm的过渡层,元素Mo和Nb发生了偏聚,焊缝疲劳裂纹穿晶扩展;热影响区CTOD值低于焊缝且离散性较大,在主体实验过程中,出现了pop-in现象,产生的微裂纹沿熔合线粗晶区一侧扩展;粗晶区晶粒宽度达50~100μm,组织为粗大的板条马氏体,且大角度晶界比例较低。由实验可知粗晶区是整个接头断裂韧性最薄弱的区域。

金属焊缝CTOD试样疲劳裂纹前沿平直度研究

在金属厚板焊缝 CTOD试样中预制前沿平直的疲劳裂纹 ,是 CTOD试验的一个关键难题。通过实验 ,研究了疲劳裂纹前沿平直度 St与疲劳载荷比 f 之间的关系 ,发现两者高度正相关 。

大尺寸金属焊接接头低温CTOD试验研究

完成了用于寒冷海区半潜式采油平台的高韧性金属材料大尺寸焊接试件焊缝金属区及焊接热影响区的 CTOD(裂纹尖端张开嘴位移 )试验 ,获得了焊缝金属区和热影响区的低温CTOD值 ,讨论了试验方法及试验现象 .

FPSO模块支墩焊接接头低温CTOD韧度试验研究

模块支墩是海上浮式生产储油船(FPSO)中连接上部模块与主甲板的关键结构,必须有效保证其焊接接头的韧度以防裂防断。按照国际通用规范BS7448和DNV-OS-C401的要求,对我国渤海PL19-3油田300ktFPSO的模块支墩焊缝和熔合区进行了低温(-18℃)裂纹尖端张开位移(CTOD)的试验研究。试验研究结果表明:按拟用焊接工艺所焊接的模块支墩焊接接头,其焊缝和熔合区的CTOD试验值都能满足国际通用规范DNV-OS-C401规定的要求(不小于0.15mm),因此,可以确认,该焊接工艺可应用于模块支墩的焊接施工,并且焊后的模块支墩可以免除退火处理。

CTOD试验方法与转子材料的延性断裂性能

对国标GB/T 21143—2007和美标ASTM E1820-08a中的CTOD(crack tip opening displacement)计算公式和阻力曲线评定方法进行对比研究,采用柔度法完成汽轮机转子材料Cr2Ni2MoV钢的CTOD试验,并分别根据两个标准对试验结果进行分析。结果表明,GB/T 21143—2007中的CTOD计算公式和钝化线方程存在不合理的表达,对其进行相应修正;根据ASTM E1820-08a得到的CTOD值通常稍低于由GB/T 21143—2007得到的结果;钝化线方程的选取对启裂CTOD临界值的确定影响显著。

断裂韧度CTOD评定技术的现状及应用

介绍了裂纹尖端张开位移(CTOD)评定技术的概念、发展历程、技术特点、试验方法等,提出了CTOD评定技术现有的问题并概述了这些问题的研究进展。最后简述了CTOD评定技术在工程中的广泛应用。随着相关研究的进展,CTOD理论体系必将更加完善并拥有广阔的发展前景。

大厚度高强钢焊接接头CTOD允许值的研究

CTOD作为焊接构件韧性的评定标准之一,已经应用于各个领域,但是,国内CTOD准则的理论基础相对比较薄弱,对于大厚度高强度钢板焊接接头CTOD允许值的讨论已成热点,基于英国标准BS 7910-1999《金属结构中缺陷验收评定方法导则》的评定技术路线,将60 mm厚EQ70高强钢CTOD试样的单边疲劳预裂纹作为缺陷,结合焊接接头的CTOD试验结果,对其焊接接头热影响区进行失效评定。同时采用扫描电镜对EQ70焊接接头粗晶区微观组织进行分析。结果表明,焊接接头热影响区的CTOD试验值都在可接受缺陷范围内,且其热影响区存在有利于韧性的良性组织,为高强钢CTOD的允许值取值提供了思路。

包含过热区的焊接接头强度组配对CTOD的影响

利用试验研究和数值分析方法,对模拟焊接接头三点弯曲试样不同强度组配对裂纹尖端张开位移(CTOD)的影响进行了研究。本研究的模拟焊接接头试样是通过电子束焊接法焊制的。数值分析中采用了三金属模型,较以往的二金属模型更接近于实际。结果表明,不同的焊接接头强度组配对CTOD有不同程度的影响;无量纲载荷P/PY和CTOD裂纹扩展驱动力关系曲线与极限载荷的选取有很大关系;二维数值计算与试验结果在无量纲载荷P/PY较小时具有良好的一致性,但随P/PY的增加,二者的偏差增大。

TMCP钢E40-Z35厚钢板低温CTOD韧性试验

对新研发的TMCP钢E40-Z35厚钢板进行了低温CTOD试验,结果表明其具有良好的低温韧性。讨论了TMCP钢国际船级社认证中进行CTOD试验的相关问题:包括试验规范的选择、试验温度的确定和试验结果的评价等,同时介绍了CTOD的概念、试验方法、试验过程及其检验试验结果有效性的方法。

基于CTOD工艺的焊接质量控制技术

荔湾3-1导管架是中国首个自主建造的深水导管架项目,项目建造过程中采用大量的厚板设计。为降低建造成本,提高建造效率,广泛应用免除焊后热处理的CTOD工艺,该工艺对焊接热输入、预热与层间温度以及层道布置非常敏感,给现场的焊接质量控制工作带来了较大的困难。基于海洋石油工程(青岛)有限公司的项目实践,总结了CTOD工艺的焊接质量控制技术,对其他的类似项目具有一定的借鉴作用。

残余应力对焊接接头CTOD设计曲线的影响

基于 BSI PD6493∶ 1 991初级评定 ,采用热弹塑性有限元分析方法 ,研究了残余应力和强度组配对横向裂纹平板对接接头 CTOD设计曲线的影响规律。结果表明 ,强度组配和残余应力对 CTOD设计曲线具有明显的影响 ;残余应力对接头中的短裂纹影响较大 ,PD6493∶ 1 991初级评定不适用于接头中含有位于拉伸残余应力区内的短裂纹情形 ,随着裂纹尺寸的增大 ,残余应力的影响逐渐减弱 ;在应用 PD6493∶ 1 991初级评定曲线对接头中的大裂纹情形进行评价时 。

2219铝合金搅拌摩擦焊接头裂纹尖端张开位移(CTOD)试验研究

采用裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)试验研究了2219铝合金搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)接头各区域的断裂性能,分析了搅拌摩擦焊接头组织结构对接头断裂性能的影响.研究结果表明,2219铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂呈韧性,但接头各区域韧性分布呈现明显的不均匀性,焊核区断裂韧性最好,热机影响区和热影响区次之,但均高于母材的断裂韧性.

基于CTOD/CTOA管道钢断裂韧性测试方法研究进展

高级别管线钢的一大特点是韧度高,导致管材裂纹尖端周围经常处于大范围屈服状态,现有的基于高约束试件的断裂韧性测试方法,很难满足新型管材的断裂韧性测试要求.本文回顾了基于CTOD和CTOA的断裂韧度参数,详细介绍了管道钢断裂韧性测试方法的研究现状和发展趋势,分析了影响管道钢断裂韧性测试准确性的各种因素,为管道钢断裂韧性的测试提供帮助.

焊接接头强度组配对CTOD的影响

利用模拟焊接接头试样三点弯曲试验的方法，就焊接接头强度组配对其断裂性能的影响进行了研究。发现不同的焊接接头强度组配对其断裂韧性和裂纹扩展驱动力有不同程度的影响，在考虑强度组配对焊接接头的断裂性能的影响时，必须从材料的断裂韧性变化和裂纹扩展驱动力变化的两个方面来考虑。

10CrNi3MoV钢焊接接头夏比吸收功与CTOD值的关系及其在安全评定中的应用

在结构安全评定时,材料的断裂韧度常由CTOD特征值δC表征。但CTOD试验十分复杂,在许多实际场合可行性不高。与之相对,用于测定材料冲击韧性的夏比冲击试验简单易行,吸收功AKV应用广泛。为了方便船体焊接接头的安全评定工作,考察了10CrNi3MoV钢焊接接头的δC与AKV的数值关系,建立了两者之间的估算公式。基于大量试验,应用结构完整性评定SINTAP方法对两副等匹配接头进行安全评定。结果表明,与利用CTOD特征值的第1级评定结果相比,基于估算公式、利用夏比吸收功Akv完成的第0级评定具有一定保守性;但两者结论相差不大,吻合度较好。

粉末高温合金FGH96惯性摩擦焊接头室温CTOD测试与分析

FGH96是采用损伤容限设计思想研制的新型粉末高温合金,是满足高推比、高燃效发动机使用要求的涡轮盘、环形件和其他热端部件的理想材料。FGH96惯性摩擦焊接头的CTOD值小于母材,其断口的韧窝小于母材。母材和接头断裂路径均为穿晶断裂。

超高强钢焊接接头CTOD评定的概率方法

按照规范BS7448与DNV-OS-C401,对60mm厚EQ70高强钢手工电弧焊接接头进行了低温(-10℃)CTOD韧度试验.结果表明:焊缝中心与熔合线处的CTOD值离散性较大,并且一部分CTOD值较低,仅在0.10mm附近.同时对试验结果进行了统计分析,提出CTOD韧度评定的概率方法.金相组织表明:焊缝中心与熔合线处的都是韧性较好组织.因此,超高强钢焊接接头的CTOD允许值应适当降低.结合试验研究结果,建议超高强钢焊接接头的CTOD允许值可以取0.10mm.

海洋钢结构大尺寸焊接接头CTOD断裂韧性试验与分析

依据英国BS7448断裂韧性试验标准,研究了超大板厚碳钢焊接接头的低温断裂韧性(裂纹尖端张开位移(CTOD))。针对厚为95 mm和60 mm的钢板分别开发了埋弧焊(SAW)和药芯保护焊(FCAW)2种焊接工艺,并研究了低温服役条件下(0℃)2种焊接工艺焊接接头各区(包括焊缝区和热影响区)的断裂韧性。研究结果表明,所有试样均满足最小特征CTOD值0.15 mm的要求。本研究结果可为厚95 mm的D36钢板埋弧焊和厚60 mm的D36钢板药芯保护焊焊接接头免除焊后热处理提供依据。