Fatigue life evaluation of girth butt weld within welded cast steel joints based on the extrapolation notch stress method

The fatigue life evaluation of the girth butt weld within the welded cast steel joint was studied based on the extrapolation notch stress method.Firstly,the mesh sensitivity of the finite element model of the welded cast steel joint was analyzed to determine the optimal mesh size.Based on the stress field analysis of the finite element model of the welded cast steel joint at the weld toe and weld root,the sharp model of the extrapolation notch stress method was applied to derive the effective notch stress of the rounded model belonging to the effective notch stress method,in which the key problem is to calculate the extrapolation point C,and the extrapolation point C has an exponential function relationship with the geometric parameters of the welded cast steel joint.By setting different values of geometric parameters,the corresponding value of parameter C is calculated,and then the functional relationship between the extrapolation point C and the geometric parameters can be obtained by the multiple linear regression analysis.Meanwhile,the fatigue life evaluation of the girth butt weld within welded cast steel joints based on the effective notch stress was performed according to the guideline recommended by the IIW(International Institute of Welding).The results indicate that the extrapolation notch stress method can effectively simplify the process of calculating the effective notch stress and accurately evaluate the fatigue life of the girth butt weld within welded cast steel joints.

X80管道环焊缝强度的仪器化压痕测试应用

对接环焊缝的强度在高钢级管线中起重要作用。本文利用仪器化压痕法、常规拉伸试验法和维氏硬度法对X80的环焊缝、热影响区以及母材的材料性能进行测试,并比较仪器化压痕法和常规拉伸试验方法获得的强度结果。测试结果表明,仪器化压痕法可以给出对接环焊缝的屈服强度、抗拉强度,仪器化压痕法可以正确反映管线的焊缝与母材的匹配关系,还可以获得焊缝热影响区等更加精细的强度分布。通过对环焊缝进行常规拉伸与仪器化压痕法测得的强度对比发现,上游母材、焊缝中心及下游母材的屈服强度误差分别为6%、6.5%、7.5%,抗拉强度误差分别为16%、5.5%、3%。仪器化压痕法测得屈服强度基本低于常规拉伸的屈服强度,测得抗拉强度高于常规拉伸的抗拉强度。但仪器化压痕法测试结果与常规拉伸试验结果的规律一致,即母材强度大于环焊缝中心强度且上游母材强度低于下游母材。

对接环焊缝白点产生原因

某钢管对接环焊缝处产生白点缺陷。采用宏观观察、力学性能测试、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法对白点产生的原因进行研究。结果表明:焊接前,焊缝坡口未进行充分干燥,焊缝中氢离子含量过高,导致氢离子聚集并产生了白点;焊接操作不当导致非金属夹杂物未及时析出,在白点内部产生了非金属夹杂物。

铸钢节点环形对接焊缝的疲劳计算

给出了采用热点应力法进行铸钢节点环形对接焊缝疲劳寿命估算的全过程.介绍了热点应力幅度的计算方法,即热点应力幅度的计算可根据名义应力和应力集中系数计算,也可采用有限元方法计算.给出了环形对接焊缝热点应力寿命曲线的表示方法和细节分类,列出了各种焊接细节的S—N(应力—寿命)曲线.介绍了线性Miner损伤累积准则.根据热点应力幅度、S—N曲线和线性Miner损伤累积准则,可对铸钢节点环形对接焊缝进行寿命估算.最后,以杭州湾跨海大桥海中平台观光塔铸钢节点为例,说明了波浪载荷下铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算过程.

提高对接环焊管道抗应力腐蚀开裂性能

分析管道对接环焊残余应力产生机理与分布规律 ,介绍了调整和改善焊接残余应力分布的工艺方法 ,通过降低管道内表面残余拉伸应力值 ,甚至使其产生压缩应力 ,可有效地提高管道抗应力腐蚀开裂性能。

连续管产品制造延伸服务模式实践与认识

为大力推进和探索服务型制造的新发展方式,促进企业转型升级,提升产品附加值,宝鸡石油钢管公司依托集团公司连续管作业技术专项推广项目,发挥公司焊管技术优势,拓展连续管产品制造服务业务。经过近3年的实践,推出了连续管产品全生命周期管理服务业务,实现了由单一的产品制造向产品延伸服务模式发展的转变,可提供产品定制设计、检测评价与环焊对接、现场维护保养标准化等以技术服务为核心的增值业务,优化了盈利模式。通过建设区域服务中心,向用户提供维护保养、仓储配送、现场抢修一站式便捷服务,服务时效大幅提高。指出在连续管服务型制造探索中,制造延伸服务的核心是关键技术引领,为用户创造新价值是服务业务得以生存拓展的根基,区域服务中心与用户融为一体,成为产品加技术服务的支撑点。

镍基合金压力容器环形焊缝残余应力数值模拟与失效应力分析

根据英国结构完整性评估标准BS7910(2013),考虑焊接残余应力影响,采用失效评估图(Failure Assessment Diagram,FAD)方法对镍基合金压力容器焊接部位内表面裂纹进行安全评估。首先采用有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)方法,对压力容器V型、X型坡口环焊缝多层多道对接焊进行数值模拟,获取焊接残余应力分布,并将V型坡口对接焊焊接残余应力曲线与BS7910(2013)标准残余应力分布进行了对比;其次,对BS7910(2013)1级-FAC曲线进行公式化简,在焊接位置考虑残余应力、应力集中、塑性失效因子三因素的影响,对轴向内部半椭圆裂纹进行了失效应力预测。结果表明:残余应力的分布直接影响计算结果,残余拉应力越大,相应失效应力越小;残余应力值和裂纹深度a保持不变,失效应力计算结果随c/a(c为裂纹半长)增大而减小;当c/a比值不变,失效应力值随着a增大而减小。本文焊接残余应力模拟即及失效应力预测方法为以后含缺陷压力容器及管道失效应力计算(寿命预测)提供一定的参考。

X80M钢螺旋埋弧焊管自动焊对接环焊缝出现裂纹的原因

通过对某天然气输送管线2道X80M钢螺旋埋弧焊管自动焊对接环焊缝的化学成分、力学性能、显微组织与断口形貌等进行分析,探讨了环焊缝中出现埋藏型裂纹的原因。结果表明:环焊缝中的裂纹位于填充焊左、右两侧坡口熔合线处;在填充焊过程中,铜质导电嘴与焊缝坡口接触导致短路,短路电流产生的高温使导电嘴与坡口接触部分熔化,随后熔合在坡口处的金属铜随焊丝一起熔入到环焊缝填充焊金属中,并沿母材和焊缝晶界发生扩散而形成铜富集区,最终导致环焊缝发生熔铜开裂。

铸钢节点环形对接焊缝残余应力分析

在热-弹塑性理论的基础上,以环形对接焊缝连接的G20Mn5铸钢圆管与Q345普通圆管为分析模型,采用ANSYS有限元分析软件,选择内生热率热源模型模拟焊接热输入,利用生死单元技术模拟焊接填充过程,选取普通圆管的径厚比、铸钢圆管与普通圆管的壁厚比及普通圆管的壁厚作为残余应力的影响因素进行参数化分析。结果表明,在焊缝金属区,随普通圆管径厚比的增加,内、外表面横向压应力及内表面纵向拉应力增大;随铸钢圆管与普通圆管的壁厚比的增加,内表面横向压应力增大而外表面横向压应力减小;随普通圆管的壁厚的增加,内表面横向压应力增大而外表面横向拉应力减小,内表面纵向拉应力减小而外表面纵向拉应力增大。在此规律基础上,提出了可供工程参考的残余应力的范围。

铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算与细节设计

铸钢节点环形对接焊缝的疲劳问题是铸钢节点疲劳问题的关键,对节点的疲劳寿命起控制作用。为研究铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算方法和细节设计,将热点应力法用在铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算中,并研究节点精细有限元的建模、热点位置、热点应力寿命曲线的选取。以杭州湾跨海大桥海中平台观光塔铸钢节点为例,对环形对接焊缝设计了双边焊、带套筒的单边焊、带垫块的单边焊和不带垫块的单边焊4种焊缝细节,计算等幅波浪载荷下各种焊缝的疲劳寿命,并进行比较分析,可为工程中铸钢节点环形对接焊缝的疲劳强度计算和细节设计提供参考。

天然气输送管线对接环焊缝射线检测

论述了建立天然气输送管线对接环焊缝射线检测质量控制体系的重要性。对天然气输送管线建设中对接环焊缝无损检测国家相关部门的资格认证、检测技术要求以及质量控制要点、控制措施提出了观点及建议,包括射线检测单位人员资格认定、材料管理、设备管理、检测工艺规范制定、检测过程控制、底片评定控制、检测报告管理等内容。

钢管桩环形焊缝应力集中系数的数值研究

钢管桩广泛应用于海港码头结构中,很多情况下钢管桩需要由多根通过环形对接焊缝连接的管节组装而成。焊接热循环过程在焊缝处残留角变形,该变形将加重焊缝处应力集中程度,大大降低钢管桩的疲劳寿命。本文首先介绍现有板-板对接焊缝角变形应力集中系数计算公式。然后,建立包含角变形钢管桩环形对接焊缝的有限元模型。基于有限元模型,揭示管径参数对应力集中系数的影响规律,探讨板-板公式在钢管桩环形对接焊缝角变形应力集中系数计算上的适用性。本文的研究结果可为工程设计提供参考。

基于API 1104标准的海底管道对接环焊缝超声波检验程序验证

以某海底管道项目为例,根据API 1104标准要求对海底管道对接环焊缝的超声波检验程序进行验证,验证过程包括缺陷焊缝制作、焊缝射线检验、焊缝超声波检验以及两种检验方法的结果对比。程序验证过程和结果表明,该项目超声波检验程序能够满足标准和规格书要求,可以用于工程实际应用。同时,此次程序验证工作也可为后续海底管道项目对接环焊缝的超声波检验程序验证提供参考。

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。

长输管道斜对接环焊缝的安全评定

在长输管道运行期间,经内检测发现缺陷后,采用适用性评价方法可在保障管道安全的前提下,避免大量经济损失。采用适用性评价方法对某工程钢管斜对接环焊缝缺陷进行了评价,同时基于有限元模拟,进一步明确了斜对接环焊缝在不同运行工况下的受力情况。计算结果表明,斜对接环焊缝剩余强度满足适用性评价要求,在目前实际运行压力下,环焊缝处应力均在标准规定的允许值范围内,斜接环焊缝可在监控下继续使用。管道安装闭合环境温度和运行压力的变化会直接影响斜接环焊缝处的应力水平,若管道运行压力变化时,斜接环焊缝是否能继续使用需要结合压力和温差等情况,合理确定。

依据BS 8701标准的油气管道抗硫化氢腐蚀试验

按照BS 8701:2016标准的要求,在NACE TM0177 A溶液中,用内部加载方式施加管线钢规定最小屈服强度72%应力水平的试验条件下,对规格为Φ508 mm×11.13 mm、材料为X60MS的油气输送管道对接环焊管进行了抗硫化氢腐蚀完整环椭圆度试验。分析了BS 8701:2016试验标准的特点、进行试验的必要性以及试验的难点,介绍了试验钢管的力学性能及金相组织的试验条件、试验流程以及试验结果,并将试验结果与NACE TM0284、NACE TM0177和ASTM G39标准的检测试验结果进行了比较,分析了不同试验方法对检测试验结果的影响。

中小直径导管X射线检测方法优化

通过对航天常用铝合金或不锈钢材料中小直径导管熔焊对接环焊缝X射线检测过程中的难点问题进行梳理和分析,通过工艺试验研究,制定相应解决和优化方案,提高检测可靠性和检测效率,为中小直径导管熔焊对接环焊缝X射线检测工作提供一定的借鉴指导。

铸钢节点环形对接焊缝热点应力分析

铸钢节点的壁厚大于连接杆件,两者连接时壁厚方向存在几何形状的突变,引起焊缝附近的应力集中,降低其疲劳性能。目前现行规程或标准针对铸钢节点与主体结构连接处焊缝的疲劳问题没有明确的设计规定。本文选取两种焊接构造,采用热点应力的表面线性外推法对环形对接焊缝进行轴力作用下的疲劳性能有限元分析。同时选取结构杆件的壁厚t、径厚比d/t以及铸钢与普通杆件的壁厚比T/t作为热点应力的影响因素进行参数分析。分析结果表明:热点应力与厚度t关系不大,随着ln(d/t)的增大热点应力呈线性增加;随着T/t的增加,热点应力先增大后减小;ln(σ/(T/t))随着T/t的增加呈线性减小。

不同焊接构造的铸钢节点环形对接焊缝的热点应力分析

铸钢节点与主体构件的环形对接焊缝处存在材料差异、几何差异和焊接残余应力,因此环形对接焊缝是铸钢节点疲劳破坏的重要研究对象。目前,国内对铸钢节点焊缝疲劳问题的研究比较缺乏,传统名义应力方法并不适用于铸钢节点。采用热点应力方法对铸钢节点环形对接焊缝的疲劳问题进行探究,比较4种热点应力外推方法的计算结果。为减小铸钢节点与主体构件不等壁厚对接焊缝产生的应力集中对疲劳性能的影响,分析对比了3种不同的焊接构造,并分别研究在壁厚t、径厚比d/t、壁厚比T/t三种参数影响下的热点应力变化规律。