高匹配焊接接頭的安全評定研究.pdf

1、海底管道作為一種焊接結(jié)構(gòu)，擔負著輸送石油、天然氣等介質(zhì)的重要任務(wù)。但是由于焊接缺陷、殘余應力、力學性能不均勻性等原因使焊接接頭成為整個結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。海底管道的塑性失效是石油生產(chǎn)過程中不可避免的問題。斷裂力學的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，為含缺陷管道的安全評定提供了理論基礎(chǔ)。基于此，本文詳細闡述了X52管線鋼高匹配焊接接頭的安全評定。 本文根據(jù)BS7448標準在0℃下采用標準三點彎試樣試驗通過裂紋張開位移(CTOD)試驗得到X52管線鋼焊接

2、接頭各部位的CTOD值。采用目前較有影響的英國標準協(xié)會提出的BS7910標準和國際上最新的歐共體提出的SINTAP(StructuralIntegrityAssessmentProcedure)“結(jié)構(gòu)完整性評定方法”，選用國際上先進的失效評定圖(FAD)技術(shù)對X52管線鋼焊接接頭焊趾處的表面裂紋進行了安全評定。根據(jù)母材和全焊縫拉伸試驗結(jié)果，建立了X52管線鋼焊接接頭在不同標準下的各級失效評定曲線(FAC)。評定結(jié)果表明，應用BS7910

3、標準進行評定時，各評定點不在評定曲線定義的范圍內(nèi)，說明該結(jié)構(gòu)不能驗收；而使用SINTAP方法評定，各評定點也不在評定曲線定義的范圍內(nèi)，此時結(jié)構(gòu)是不可以接受的。本研究將SINTAP安全評定方法應用于管道結(jié)構(gòu)，為SINTAP在國內(nèi)管道結(jié)構(gòu)安全評定中的應用奠定了基礎(chǔ)，具有實際的工程意義和經(jīng)濟價值。 由計算結(jié)果及評定圖可以看出，在BS7910和SINTAP中，每一級對拉伸數(shù)據(jù)的要求都比前面的級別更加詳細，得出的結(jié)果也相應地更加準確，保守

4、性更低；SINTAP方法以修改的R6方法和ETM-MM方法為基礎(chǔ)，詳細考慮了焊縫和母材的屈服強度匹配影響，細分為屈服強度非匹配性低于10％或超過10％兩種情況。因此，對焊縫和母材的強度不匹配進行評定，較BS7910，SINTAP要求更加具體和詳細. BS7910提供了一個可供工程使用的體現(xiàn)Sr與Lr相互影響的估量結(jié)構(gòu)完整性的方法.在對管道進行結(jié)構(gòu)完整性評定中不但要進行Sr的計算還要進行Lr的計算，評定工作量有所增加，但是用Sr和

5、lr建立的失效評定曲線是不同的。在以Lr參量為橫坐標的FAD中，失效評定曲線均在Lr=1前后有一陡降段，因此所有的失效評定曲線都會集中在一起。這樣大大有利于建立適合工程應用的一條通用失效評定曲線。因此，采用Lr參量為橫坐標比用Sr作橫坐標具有很大的優(yōu)越性。 通過對管道環(huán)焊接頭焊接缺陷的兩種評定方法的分析和比較，可為建立適合的失效評定曲線都會集中在一起。這樣大大有利于建立適合工程應用的一條通用失效評定曲線。因此，采用Lr參量為橫坐