超厚板对接焊缝PAUT和TOFD联合检测方法及其在巨型箱船上的应用

针对超厚板对接焊缝检测的难点,制定PAUT和TOFD联合检测的工艺方法,通过软件模拟分析,对巨型集装箱船上的超厚板对接焊缝进行联合检测设计,并在对应的验证试板上进行设计方案测试和调整,得出最佳检测设计并应用于现场实际焊缝检测。     

船体厚板焊接过程的多道填充建模仿真方法研究

船体厚板焊接难度大,为预报厚板焊接过程中的温度、应变和变形,选取对接焊和角接焊两种典型焊缝形式,焊接过程采用多道焊接填充建模的方法,并对网格划分进行适应性处理,按照热弹塑性有限元方法的步骤对典型焊缝模型进行温度场和应力场的计算,并与文献中的实验数据进行对比分析,验证多道焊接填充建模方法在厚板焊接弹塑性仿真过程中的有效性,研究结果可以为厚板焊接仿真和厚板焊接工艺制定提供参考。     

超大型集装箱船厚板焊接技术改进及TOFD与PAUT联合探伤技术的运用

在超大型集装箱船建造过程中,厚板焊接质量是全船建造质量和建造周期控制的关键。围绕船体建造阶段厚板焊接工作量大、厚板散热快、预热要求高等难点,通过对厚板区域焊缝产生的缺陷进行数据收集、整理及分析,对现场技术施工进行研究与改进,并结合超声探伤新技术的应用,找出合理的解决方案及指导焊接施工的正确方法,从而提高了2.1万TEU超大型集装箱船厚板区域焊缝超声探伤的一次合格率。     

Ti80耐压球壳赤道焊缝残余应力研究

钛合金因其优良的性能得到广泛应用,其材料的焊接特点及其结构在使用过程中的安全可靠性问题也越来越引起人们的关注,目前钛合金已成为载人深潜器耐压球壳的首选材料.本文首先对Ti80对接焊厚板残余应力进行了数值模拟以及X射线无损检测试验研究,在得到数值模拟结果后将其与试验测量值进行对比,结果吻合较好,即Ti80对接焊厚板表面横向残余拉应力呈现不对称双峰;焊缝中心线上的纵向残余拉应力较大;焊缝处沿板厚方向的内部横向残余应力和垂向残余应力在近上下表面处均为拉应力,且横向残余应力高于垂向残余应力,沿板厚方向均呈现拉应力-压应力-拉应力趋势.然后基于热弹塑性有限元分析方法,对Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力进行数值模拟研究,得到赤道焊缝表面残余应力和内部残余应力分布规律.结果显示:Ti80耐压球壳内壳表面有较大的残余拉应力;纵向残余拉应力大于横向残余拉应力;球壳外表面有较大的横向残余压应力,而纵向残余应力为拉应力.     

基于数字射线检测的船舶焊缝无损检测应用

以数字射线（Digital Radiography，DR）检测与常规射线检测为对象，研究在船舶建造过程中使用DR检测部分替代常规射线检测的可行性和实用性。采用板对接试件和管对接试件进行试验，对比DR检测与常规射线检测的特点、优势、不足和成本，发现船舶建造过程中的较多检测场景均契合DR检测要求，DR检测优势较好地得到发挥，确定可使用DR检测在船舶建造内场作业的拼板焊缝检测和管系焊缝检测中替代常规射线检测。     

厚板多层多道对接焊残余应力轮廓法测量及热-弹-塑性有限元分析

船体外板结构多采用多层多道焊工艺建造,焊接产生的残余应力复杂,易导致焊接结构断裂和疲劳失效.本文采用轮廓法与基于并行计算技术的热-弹-塑性有限元研究Q235厚板多层多道对接接头内部残余应力分布及其变化过程,预测结果与测量结果吻合较好.预测结果表明,纵向残余应力在焊缝区为拉应力,沿接头宽度方向逐渐减小最终转变为压应力,正面焊缝中部区域拉应力值明显降低;横向残余应力在焊缝区上表面及背面填充处为拉应力,沿接头宽度方向逐渐降低,在正面焊缝中部区域为压应力;Z向残余应力主要存在于焊缝区,正面焊缝以压应力为主,背面焊缝以拉应力为主.厚板多层多道焊接过程中,残余应力变化是由于后一道焊缝对已焊的焊缝起到热处理作用导致的,焊缝接头残余应力分布由最后一道焊缝决定.     

厚板奥氏体不锈钢焊接技术及焊缝超声波检测的研究进展

厚板奥氏体体不锈钢,由于其具有高温抗断裂韧性好,耐腐蚀性强,抗蠕变性能好,屈服强度高等优良性能,在海洋石油项目中得到越来越多的应用.对厚板奥氏体不锈钢的焊接技术,焊缝的无损检测,特别是超声波检测进行了介绍.     

船舶建造焊缝缺陷DRT与常规胶片RT的等效性分析

针对船舶建造中的平对接焊缝,采用不同厚度钢材料母材,分别进行数字射线检测(Digital Radiography Testing, DRT)和常规胶片射线检测(Radiography Testing, RT)的检测技术标准等效性要求对比和检测等效性试验,并对试板焊缝缺陷的DRT和常规胶片RT进行评定。结果表明,DRT与常规胶片RT具有等效性。     

超大型集装箱船舱口围结构装焊关键技术研究

超大型集装箱船上的舱口围结构船体总纵弯曲时会产生较大的应力,目前使用高强度的超厚板设计建造,超厚板的装配及焊接的质量要求相较普通钢板有较大不同。对超大型集装箱船舱口围的结构设计特点、焊接装配形式及精度控制,以及焊接过程中的焊接质量控制技术进行了总结和深化研究,指导了超大型集装箱船舱口围的建造。     

船舶焊接生产设计研究

本文就船舶建造过程中的焊接生产设计，特别是对接焊缝的焊接方法、焊接坡口和焊接方向的选择，焊接材料的选取等问题进行了研究和论述。     

Stress concentration factors at welds in pipelines and tanks subjected to internal pressure and axial force

In this paper, analytical expressions for stress concentration factors in pipes subjected to internal pressure and axial force are derived for a number of design cases based on classical shell theory. The effect of fabrication tolerances in simple butt welds is assessed. Analyses based on classical mechanics are compared with results from axisymmetric finite element analyses for verification of the presented methodology. Stress concentration factors are presented for circumferential butt welds in pipes welded together from pipes with different thicknesses, welds at buckling arrestors, welds at flanged connections in pipelines, and welds at ring stiffeners on the inside and the outside of the pipes. It also includes stress concentration factors at end closures in pipes for gas storage. Larger pipes are fabricated from plates with a longitudinal weld. This fabrication process introduces out-of-roundness in the pipes. The actual out-of-roundness is a function of internal pressure. An analytical expression for the bending stress in the pipe wall due to this out-of-roundness is presented. The derived stress concentration factors can be used together with a hot spot stress S–N curve for calculation of fatigue damage.     

平面分段流水线在试生产中所遇到的问题及对策

我公司为提高造船生产效率及年造船吨位,于2008年初在制造部筹划引进了一条以生产76000t散货船货舱区平直分段为主的平面分段流水线,其设计的年生产能力为制造12 m×12 m的分段1969个/年。该流水线于2010年6月开始在工厂总装、调试并试生产至今。由于设备本身及各种因素影响,试生产过程中遇到如焊材选择、大拼板横向焊缝处理、十字、T字接头的焊接及裂纹的处理等焊接方面的问题。针对这些问题,技术部门及生产部门进行了分析、研究,并采取了相应的措施,使该平面分段流水线能够顺利地进行运作。     

船用A36钢激光-GMAW复合焊焊接工艺

通过试验采用激光-GMAW复合焊,将激光焊和GMAW焊结合起来,可焊接较厚的钢板,由于熔深的增加,能量输入也相应增加,硬度值相应地低于单独采用激光焊的硬度值。试验结果表明,试验钢板以对接接头形式焊接,在改变坡口形式、坡口间隙的情况下,采用激光焊接根部,并用GMAW焊接接头的上部,这种工艺可生产出合格的焊缝,焊缝的宏观金相和硬度均满足要求。     

基于固有变形的船用钢薄板对接焊失稳变形的数值分析

在船用钢薄板的焊接过程中,不但会产生常见的焊接变形,也有可能产生焊接失稳变形。本文以焊缝的固有变形为依据,阐明船用钢薄板对接焊失稳变形产生的内在机理；同时,以固有变形为输入参数,通过弹性有限元分析的数值模拟,预测出可能产生的失稳变形模态和变形值；最终,通过四种不同的工艺方法(激光焊、瞬态热拉伸、随焊激冷和间断焊等),来减小固有变形的数值,并控制薄板对接焊接头可能产生的失稳变形。     

球扁钢对接工艺改进研究

球扁钢对接的新设计工装,可以重复使用,拆除时不需割除,避免马脚焊缝补涂,可以节省传统方法中大量使用卡马的工装材料,节省相应的工时物力。通过试验,比较采用传统方法和新工装的球扁钢对接焊缝的无损探伤质量,分析了在分段建造阶段的工艺改进作了可行性研究。     

超厚软土层条件下码头超长摩擦桩分析

福建霞浦核电厂大件码头拟建位置具有40～50 m的超厚软土层,码头桩基采用的超长摩擦桩的桩-土间相互作用较短桩和中长桩相比更为复杂,很多问题均属设计规范的临界模糊范围。采用有限元法对超长桩在水平和竖向荷载作用下的位移、内力和侧摩阻力进行全面的计算分析,总结超厚软土层中超长摩擦桩的桩身节点水平位移和内力的分布趋势:对于超长摩擦桩,同一土层分层提供侧摩阻力更加合理,且泥面50 m以下的桩侧摩阻力会随着土层深度的增加继续增长,增长速率较50 m以上更快。     

涡流探伤在焊缝涂装状态下质量检测的应用

为了有效检测涂装状态下吊耳焊缝的焊接质量,采用试验的方法模拟对比涡流探伤技术和磁粉探伤技术,对已涂装的焊缝进行焊接质量缺陷检查,结果表明,涡流探伤技术应用于船舶吊耳在涂装状态下的焊缝质量检测,与传统的磁粉探伤相比具有施工难度小、人员劳动强度低、环境污染少、涂装材料节约的优点,对已涂装焊缝的质量能够实现高效检测,能够缩短吊耳拉力试验周期,压缩船舶建造成本。     

The effect of weld residual stress on fracture toughness at the intersection of two welding lines of offshore tubular structure

Due to the spatial complexity and fabrication characteristics of offshore platforms, it is inevitable to encounter overlaps or proximity of weld lines in tubular joints. Several international standards such as American Petroleum Institute (API), American Welding Society (AWS), and American Institute of Steel Construction (AISC) regulate the minimum distance between primary weld beads; however, any logical and detailed background of this limitation has not been presented. For a non-compliant weld joint where the regulation is not met, fracture toughness calculation is a typical index to verify the structural integrity.This research consists of two parts. First, weld residual stress distributions are calculated by a 3D thermo-mechanical nonlinear Finite Element Analysis. Two crossing welds, a T-weld crossing on a butt weld, are simulated in one model. A separate tee and a butt welding simulations are also performed for a comparative purpose. Second, SIFs and J-integral values are calculated at the surface and deepest crack tip locations for four different types of semi-elliptical surface cracks. Four cracks are embedded into the weld model and the residual stress distribution from the 3D thermo-mechanical FEA are mapped to a 3D FE crack model as initial conditions. An additional axial tensile load is also imposed. SIF values are compared with those using the weighting function method for the butt weld model subject to three load cases, i.e., tensile stress only, weld residual stress only, and both of them. From the simulation, a tubular joint containing a chord girth weld intersected with weld beads of brace is found to show lower the SIF values than that having only a girth weld on chord.