管線鋼母材及焊接接頭CTOD韌度評定的研究.pdf

1、斷裂失效是海洋工程結構的主要破壞形式之一。隨著探索海洋油氣的項目日益向深海方向發(fā)展，長距離、大直徑、高壓力、耐腐蝕性能良好的高鋼級管線鋼成為各國油氣管道發(fā)展的必然趨勢，而其韌性對管道結構的安全性影響也更為顯著。在管道焊接過程中，焊接接頭往往存在缺陷及組織性能劣化現(xiàn)象，從而成為壓力管道最薄弱部位，易萌生裂紋導致斷裂失效事故。隨著運行壓力的增高，管徑的不斷加大，油氣管道特別是焊接接頭部位發(fā)生斷裂的風險也就越大。這就要求管線鋼在提高管道輸送能

2、力的同時具備足夠高的韌性，以保證管道運行的安全性。
　　 本文主要采用CTOD測試技術對不同焊接工藝的海底管線用鋼母材及焊接接頭進行了斷裂韌性評估。針對焊接工藝、焊接接頭質量控制、顯微硬度、接頭微觀組織、韌度的各類影響因素等方面展開研究。其主要內容和結論如下:
　　 (1)對現(xiàn)今油氣管線失效及安全性問題作了介紹。并以英國規(guī)范BS7448為基礎，總結、對比了其他現(xiàn)行的國際權威標準在各類結構建造中關于CTOD韌度評定的要求。

3、針對不同材料為實際的CTOD韌度測試方法提供了參考依據。對實際生產具有重要指導意義。
　　 (2)在眾多管線系統(tǒng)標準中，規(guī)范DNV-OS-F101、CSA Z662-07具有較完整的體系以及完善性、權威性和先進性。其中不乏基于焊接缺陷驗收極限原則而制定的失效評估要求。本文結合這兩個先進管線規(guī)范，在試樣形式選擇、缺口取樣方向、后期金相檢驗等方面對CTOD韌度評方法加以完善。從而提高試驗結果精度及合理性。使油氣管線的韌度評估更具備針

4、對性以及準確性。
　　 (3)對不同工藝（直縫埋弧焊，氣體保護焊）不同鋼級(X65\X70)管線鋼母材及焊接接頭進行了CTOD測試，并對接頭試樣的熱影響區(qū)、母材、焊縫區(qū)域進行了顯微硬度測試。通過對比熱影響區(qū)部位各點的硬度值，解決了CSA規(guī)范要求中的CTOD試樣選型問題。同時對比不同厚度的氣體保護焊環(huán)焊管線鋼的CTOD值與硬度值，發(fā)現(xiàn)CTOD值越大相應的硬度值越小。且試樣壁厚與兩者也有一定關系。這與接頭的焊接工藝熱循環(huán)下組織的淬硬