根部成形及错边量对不等壁厚环焊接头局部应变集中行为的影响

目的 探究高钢级管道不等壁厚环焊接头的局部应变集中规律,揭示其局部开裂的根本原因。方法 采用STT半自动根焊+自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面的方式焊接X80管道不等壁厚环,并利用DIC技术对3种不同错边量及根部成形的不等壁厚环焊接头进行全壁厚拉伸,观察其在拉伸过程中的应变规律。结果 不等壁厚环焊接头的应变集中主要发生在薄壁侧根部焊趾与厚壁侧盖面焊趾的连线区域,这是由于不等壁厚环焊接头受拉时会产生附加弯矩,该弯矩与薄壁侧根部焊趾及厚壁侧盖面焊趾处的应力集中相耦合使该区域发生应变集中。另外,错边量的存在会增大附加弯矩并使根部成形变差,因此错边量越大,应变集中区域面积越小、应变集中程度越高。定量分析结果表明,当薄壁侧管体远端应变达到0.5%时,3类成形接头根部最大应变分别为0.83%、9.60%、11.88%,盖面处最大应变分别为1.00%、7.10%、10.60%。结论 大的错边量或差的根部成形会使不等壁厚环焊接头局部出现严重的应变集中,若与焊接缺陷相耦合可能会导致接头局部损伤,为裂纹的萌生与扩展提供条件。因此,在焊接过程中应增加接头的组对精度、减小错边量。     

长输油气管道环焊缝工程临界评估技术的应用现状及探讨

环焊缝是长输油气管道的薄弱环节，其失效主要是由缺陷与载荷共同作用引起的开裂。利用基于“合于使用”原则（Fitness-for-service,FFS）的工程临界评估（Engineering Critical Assessment,ECA）技术来评估焊缝中的各种缺陷，可以在确保管道安全运行的同时，降低返修率与运行成本。介绍了现行的环焊缝缺陷评估规范，其中基于塑性破坏和断裂双判据的失效评估图法（Failure Assessment Diagram,FAD）是目前ECA中应用最广泛的方法。并以BS:7910标准为例分析了基于环焊缝断裂行为的ECA技术，并探讨了ECA技术在长输油气管道环焊缝缺陷评估中可能存在的问题，包括载荷应力参数的确定、缺陷的精确识别和环焊缝性能指标的表征等。