缺陷容器的爆破试验及安全评定标准的研究

通过容器爆破试验研究了带裂纹容器的屈服发生、发展机制和各断裂参量在加载中的变化情况,并利用全面屈服准则、COD准则和J积分准则对容器上不同缺陷进行了评定。指出全面屈服准则是进行容器缺陷评定的一种有效方法,而COD设计曲线,J积分准则在评定容器安全上有一定的局限性。     

X65管线钢焊接接头低温韧性及安全评定的研究

研究了API5LX65海底管线钢焊接接头的力学性能和低温断裂韧度。采用欧共体提出的SINTAP方法，对焊趾处含有表面裂纹的X65管线钢焊接接头进行了安全评定。根据ISO标准(BS7448)，以裂纹尖端张开位移(CTOD)作为断裂韧度参量，测定了管线钢焊接接头0℃时的断裂韧度。对于热影响区试样，对其进行剖面金相显微组织分析，判断裂纹尖端是否落在粗晶区，确保试验结果的有效性及可靠性。根据全焊缝拉伸试验结果，建立了X65管线钢焊接接头焊缝的一级、三级评定曲线。     

Microstructure and fatigue crack growth behaviour of electron beam welding in 30CrMnSiNi2A steel

The effects of two post-weld heat treatment processes on the microstructure and fatigue properties of the electron beam welded joints of 30CrMnSiNi2A steel were studied. Electron beam local post-weld heat treatment ( EBLPWHT) , in a vacuum chamber, immediately after welding and a traditional furnace whole post-weld heat treatment (FWPWHT) were accepted. The experimental results show that, after EBLPWHT, the main microstructure of weld is changed from coarse acicular martensite into lath martensite, and base metal is changed from ferrite and perlite into upper bainite and residual austenite, however the microstructures of different zones of joints in FWPWHT conditions are tempered sorbite. The fatigue crack growth rate da/dN of welds and base metal are not obviously changed among EBLPWHT, FWPWHT test and as-welded (AW) test, as the mechanical properties of materials have a certain but not large effect on the da/dN of welded joints. The resistance to near threshold fatigue crack growth data of welded joints can be largely improved by EBLPWHT and it is related to microstructure and crack closure effect.     

双相不锈钢管道全位置焊接残余应力三维有限元数值模拟

以热弹塑理论为基础，利用ANSYS非线性分析有限元程序，对双相不锈钢管道接头环焊缝残余应力进行三维数值模拟。建立了管道全位置焊接瞬态温度场和应力场三维移动热源模型，获得了环焊缝焊接接头轴向和环向残余应力的分布规律：在管道接头内表面的焊缝及近缝区的轴向和环向残余应力均为拉应力，随着离开焊缝距离的增加，由拉应力逐渐过渡为压应力。在管道接头外表面焊缝中心处的轴向残余应力为压应力，而环向残余应力为拉应力。从环向位置上的应力变化规律可以看出正半周和负半周的应力分布具有明显的对称性。研究结果为优化生产工艺，控制残余应力提供了理论依据。     

基于局部法高密度聚乙烯管道材料的断裂行为

作者主要对低温下高密度聚乙烯(HDPE)管道材料的断裂参量进行了测试，并对三点弯试样进行了有限元数值计算，分析了低温下具有不同裂纹尺寸的三点弯试样裂纹尖端应力应变场。利用试验和有限元计算结果，基于局部法对HDPE材料的抗开裂行为进行了研究。结果表明，采用局部法可对具有不同原始裂纹长度三点弯试样之间的断裂行为进行相互预测，并且预测结果与试验结果吻合良好。一方面验证了表征材料脆性断裂特征的参量m和σu与初始裂纹长度无关，为一材料常数；另一方面也表明局部法能有效地描述HDPE材料的脆性断裂行为。对于HI)PE管道材料，威布尔应力可以作为有效的断裂控制参量。     

超声冲击处理焊接接头疲劳设计若干问题的探讨

对大量超声冲击处理焊接接头的试验结果进行分析总结,探讨超声冲击焊接接头疲劳设计与原始焊接接头的差异,并得到下述结论：①材料强度对超声冲击方法改善焊接接头疲劳性能的处理效果有一定影响,随着接头材料强度的提高改善效果也越好,因此采用低强钢超声冲击处理焊接接头的疲劳试验结果得到疲劳设计S—N曲线是安全的。②超声冲击处理焊接接头试件S—N曲线的斜率m远大于3(6～23),不能将试验结果硬性规定按m=3．0进行统计处理,推荐取m=10。③经过超声冲击处理后其疲劳强度不再与所外加的平均应力无关,而是随着应力比R的增加,接头所能够承受的疲劳应力幅度有所降低。因此建议采用最大应力对超声冲击处理焊接接头进行疲劳设计。④当采用最大应力对超声冲击处理焊接接头进行疲劳设计时,外载荷中所含平均应力与超声冲击处理焊接接头在FAT(200万次循环次数下的特定疲劳强度,将其定为疲劳级FAT)下的疲劳强度(应力范围)之间．的关系为：F(R)=1．25-0．5R,-1≤R≤0．5。     

高密度聚乙烯塑料压力管道热板焊接头应力分布有限元分析

基于热粘弹性积分型本构关系,考虑材料性能依赖于温度变化及相变潜热的影响,利用AN SYS热-力耦合及载荷步功能模拟结晶型高密度聚乙烯(HDPE)塑料压力管道热板焊接过程,并对焊接接头的应力分布进行有限元分析,得到了环向、轴向以及径向瞬态应力分布的基本规律。采用盲孔法和锯切法测量焊后残余应力,实测结果与数值分析基本符合     

焊缝非匹配海底管线缺陷在不同标准下的安全评定研究

本研究在给定裂纹尺寸和载荷条件下,根据CTOD(裂纹尖端张开位移)试验结果,先后采用英国标准协会提出的BS7910标准和欧共体提出的结构完整性评定方法SINTAP,针对EH36管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹进行评定。根据拉伸试验结果,建立了管线钢焊接接头的评定曲线。评定结果表明,应用BS7910标准进行评定时,各评定点不在评定曲线定义的范围内,说明该结构不能验收;而使用SINTAP方法评定,各评定点均在评定曲线定义的范围内,此时结构是可以接受的。本次研究充分说明SINTAP在强度不匹配方面要求更加详细,评定结果保守性相应地更低。     

微机控制的聚乙烯管道电熔焊机设计

电熔焊接作为一种有效的焊接方法在聚乙烯压力管道系统中得到了广泛的应用。根据电熔焊机的设计要求，初步设计了用80196单片机控制的电熔焊机，通过对此次设计的研究，有利于进一步提高电熔焊机自动化，对我国的聚乙烯压力管道的焊接技术有着重要的实践意义。     

超声冲击处理管接头疲劳设计曲线

采用T形管接头形式进行了20钢及奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti焊态与超声冲击处理态的疲劳对比试验,对超声冲击处理管接头疲劳设计问题进行了研究.结果表明:(1)用热点应力表征,对于承载前进行超声冲击处理的管接头,其疲劳设计曲线的斜率m采用10较为合适,而对于承载后进行处理的管接头,m采用3.0较为合适;(2)当应力比R=0,20钢及奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti承载前超声冲击处理管接头的相应疲劳设计S-N曲线(热点应力表征)为lgN=30.78-101gS;(3)当R=0.5,20钢承载前和承载超声冲击处理管接头的疲劳设计S-N曲线(热点应力表征)分别为lgN=28.0-101gS和lgN=13.37-31gS.