CTOD Testing and Evaluation for Weld Joint of UOE Pipeline Steel

根据英国标准BS7448,对UOE直缝埋弧焊管不同钢级管线钢焊接接头进行裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度测试.结合加拿大标准CSA Z662-07及挪威船级社规范NDV-OS-F101,在试样形式选择、缺口取样方向、后期金相检验等方面对断裂韧性评定方法加以完善.试验结果表明X70、X65级管线钢均具有良好韧性,符合规范NDV-OS-F101的要求.X70级管线钢焊接接头各区域韧性分布规律为:母材性能最好,焊缝次之,热影响区(HAZ)相对较差.X65级管线钢其HAZ的韧性优于母材和焊缝.其原因是:X65级钢母材含有一定气孔、夹杂,断口出现分层裂纹,导致CTOD结果分散性大.另外,X65焊缝组织为混晶组织分布不均,含有大量M-A脆性组织物,导致韧性下降.该评定结果为海底管线钢制造工艺改进提供了依据,也为海洋工程结构安全性评估奠定了基础.     

不同强度匹配10CrNi3MoV船体钢焊接结构的安全评定

为了研究不同强度匹配对焊接接头安全性能的影响,基于"欧洲工业结构完整性评定程序(SINTAP)"提供的失效评定图FAD方法,针对不同强度匹配的10CrNi3MoV船体钢焊接接头,建立了对应的失效评定曲线。根据母材与焊缝的拉伸试验及CTOD(裂纹尖端张开位移)试验结果,对比分析了3种匹配条件下的接头安全评定结果。研究表明,对于选定的评定级别,不同强度匹配系数对FAD图形状的影响很小;焊缝强度较高时,接头对塑性失稳的抵抗能力取决于母材性能;接头韧度水平相似时,低匹配接头对塑性失稳及脆性断裂的抵抗能力均稍差,弱于等匹配与高匹配;焊缝强度稍高于母材的"等强匹配"安全裕度最大,安全性最佳。     

T型接头拘束裂纹试验方法研究

根据日本钢结构协会的调查,焊接裂纹的产生,以接头形式而言,T型接头占30％。十字型接头占54％。以裂纹产生部位而言,这两种接头型式的根部裂纹占80％。因此,如何评定T型接头中产生根部裂纹敏感性是钢材工艺焊接性评定的重要内容。目前,我国只有检验焊条用的T型接头焊接裂纹试验方法,而无检验钢材用的T型接头拘束裂纹试验方法。我们结台国外采用的T型可变拘束裂纹试验方法,做了五种T型接头拘束裂纹试样的试验;测定了每种试样的拘束度;确定了拘束度与冷裂纹率的关系。试验结果得到试样拘束度递减顺序基本与裂纹率递减顺序相吻合。本文建议:应根据实际结构的拘束度选择具有相应拘束度的T型接头裂纹试样进行抗裂性试验,同时选择施工的最低环境温度为试验温度,并按钢材特性选择合理的焊接工艺规范。     

基于内聚力模型的船舶焊接接头裂纹萌生及扩展分析方法

船舶一般为大型焊接结构,焊接接头处较易产生裂纹等缺陷,因此需开展焊接接头裂纹萌生及扩展研究。首先,基于双线性内聚力模型对不锈钢钎焊接头模型进行裂纹萌生及扩展的数值模拟计算,获得载荷与裂纹扩展长度的关系,并与文献试验结果进行对比分析。在两者结果较为一致的基础上,采用相同方法对船舶典型焊接接头的裂纹萌生及扩展进行数值模拟计算和分析。结果表明,基于双线性内聚力模型的裂纹萌生及扩展分析方法能够较好地模拟船舶焊接接头裂纹扩展过程中的开裂、损伤积累及损伤未积累阶段。焊接接头裂纹萌生及扩展研究可为后续进行相关船舶结构安全评定奠定理论研究基础。     

EQ70钢焊接接头CTOD允许值概率迭代修正

针对规范所设定的允许值偏保守,不符合"合于适用"原则的问题,对高强钢EQ70钢焊接接头进行低温裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)韧度试验,并结合CTOD试验值的概率分布规律,提出了CTOD允许值概率迭代修正法,对APIRP 2Z所设定的CTOD允许值δ_(min)=0.13 mm进行修正.EQ70钢焊接接头允许值通过迭代修正后熔合线处允许值δ_(min)=0.069 mm,焊缝中心处允许值δ_(min)=0.072 mm,并应用SINTAP的失效评定曲线对修正后的允许值进行安全性检验,结果表明,通过概率迭代修正法求出的允许值对应的评定点均在失效评定曲线的可接受区域内,足以保证结构的安全性.     

基于内聚力模型的X65管线钢稳定裂纹扩展研究

断裂破坏是海工结构中主要的失效模式之一。对管线钢管的断裂韧度评定以及其裂纹扩展行为的模拟研究,对于评估管道结构的安全性、结构完整性有重要的指导意义。在众多用于模拟裂纹大变形稳定扩展的理论中,内聚力模型方法(CZM),对大范围屈服的断裂行为分析十分有效。它具有强大的物理基础以及可在数值方法中逐步实现的适应性。鉴于此,文章运用CZM模型对X65管线钢双引伸计法的断裂韧度试验进行模拟,对比计算与试验结果。研究了不同CZM模型参数对模拟结果的影响,并优化了模型。用其作为计算模拟预测X65管线钢稳定裂纹扩展行为的方法,可替代部分实验来完成可靠性评估。     

船用可焊铝合金焊接接头的疲劳及裂纹扩展试验分析

本文给出了一种适用于高性能舰船的艇体结构可焊接铝合金四种常用典型焊接接头的S-N曲线及母材、焊材的裂纹扩展试验结果。 本文采用了“最大或然原理”和“含越出试件的Weibull概率作图法”两种方法进行p-S-N曲线统计分析。 本文分别用三种不同方法计算da/dN和AK值,并进行了比较。本文较详细地叙述了da/dN-AK曲线各参数的分析方法。文中还将试验结果与国外资料进行了比较。     

S420MLO材料的焊接工艺

为满足某大型海洋平台模块钢结构焊接的需要,采用SMAW和SAW焊接工艺对S420MLO材料进行焊接试验和力学性能试验。在试验过程中,通过裂纹尖端张开位移(Crack Tip Opening Displacement, CTOD)试验进行焊接工艺评定。试验结果表明,在焊材选用合理、焊接工艺得到严格控制的情况下,通过焊前预热和焊后消氢处理,能获得良好的焊接接头性能,满足相关标准及项目文件的要求,避免对大型钢结构进行焊后热处理。     

疏浚船用DH36钢焊接工艺性能研究

根据疏浚船舶性能要求,首先对DH36钢的力学性能进行试验研究,结果证明其具有良好的焊接性能及抗冷裂纹性。然后根据项目情况采用手工电弧焊、药芯焊丝气体保护焊、埋弧自动焊三种焊接方法。对所选焊条CHE50、药芯焊丝SQJ501L、埋弧焊丝CHW-S3/焊剂CHF102进行性能试验,结果证明其力学性能与DH36相匹配。然后进行三种焊接方法的工艺评定试验,结果证明手工电弧焊,焊接线能量控制在1.4~1.7kJ/mm;CO2药芯焊丝气体保护焊,焊接线能量控制在1.3~1.8kJ/mm;埋弧自动焊,焊接线能量控制在1.6~2.0kJ/mm,均可获得良好的焊接接头性能。     

船用脱硫装置特种不锈钢管焊接工艺设计

通过研究船用脱硫装置设计及材料特性,结合项目产品特点及现有资源,设计3种船用脱硫装置特种不锈钢管焊接工艺.为确保新焊接工艺满足设计要求,体现实用性和经济性,对焊接方法、焊材种类进行遴选,并进行焊接试验以优化各项焊接参数.试验结果表明,管材焊接接头的各项性能满足设计及规范要求,新焊接工艺通过评定并得到船级社认可.经实船应...