海洋平台用钢及其焊接接头的韧性研究

按照相关规范对海洋平台用钢EQ70、EQ56及其焊接接头进行低温CTOD韧度试验.对试验结果进行分析发现各组试样的CTOD值都存在一定的离散性,其中熔合线试样CTOD值的离散程度最大.证明熔合线处比焊缝中心更危险,并建议适当增加熔合线试样及焊缝中心试样的取样数量;适当降低焊接线能量可以提高焊接接头焊缝中心的韧度,为进一步提高焊接接头的韧度提供试验依据.     

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。     

厚钢板焊接线能量和板厚与CTOD之间的回归分析

依据相关规范对海洋平台用EQ70、EQ56低合金调制高强度厚钢板焊接接头进行低温(-10℃)裂纹尖端张开位移(CTOD)韧度试验,对试验结果CTOD值与线能量和板厚进行回归分析,建立相应的回归数学模型,得到线能量、板厚对CTOD值的影响规律,对三者进行预报和控制,给出了焊接不同板厚所用线能量的上限值。     

海底管线钢焊接接头的安全评定及寿命预测

本研究在给定裂纹尺寸和载荷条件下,根据CTOD(裂纹尖端张开位移)试验结果,采用欧共体提出的结构完整性评定方法SINTAP(Structural Integrity Assessment Procedure),针对API5LX65管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹进行评定.根据拉伸试验结果,建立了X65管线钢焊接接头焊缝和母材的一级、三级评定曲线.评定结果表明,不论是采用一级或是三级评定,各评定点均在评定曲线定义的范围内,说明该结构是安全的.并根据上述评定结果对结构进行疲劳寿命估算,具有实际的工程意义和经济价值.     

海洋平台用EQ70高强钢焊接性研究

采用CONARC80焊条,手工电弧焊接EQ70钢,研究了焊接工艺对接头性能的影响.结果表明:在焊后热处理的条件下,其接头强度在焊接电流为180 A或200 A时,均能和母材等强;当焊接电流达到220 A时,则接头强度低于母材.EQ70钢焊接接头在室温均具有很好的冲击韧性.在150℃预热、200 A焊接电流和焊后热处理的...     

海洋平台用EQ70高强钢焊接性研究

采用CONARC80焊条手工电弧焊接EQ70钢,研究了焊接工艺对接头性能的影响.结果表明:在焊后热处理的条件下,其接头强度在焊接电流为180 A或200 A时,均能和母材等强;当焊接电流达到220 A时,则接头强度低于母材;EQ70钢焊接接头在室温均具有很好的冲击韧性;在150℃预热、200 A焊接电流和焊后热处理的条...     

EH36钢厚板焊接接头CTOD断裂韧度的研究

根据BS7448和DNV-OS-C401断裂韧度试验标准,对手工电弧焊、单丝埋弧焊和双丝埋弧焊三种工艺条件下EH36钢(55mm板厚)焊焊接接头的低温(0℃和-15℃)裂纹尖端张开位移(CTOD)进行了测试,探讨在一定使用温度和焊接工艺条件下,海洋平台中部分焊接部位免除焊后热处理的可行性,其验收标准采用DNV标准为CTOD值大于0.1 5mm即为合格.试验结果表明未经焊后热处理的EH36钢(55mm板厚)三种焊接工艺条件下焊焊缝和热影响区(HAZ)低温下绝大部分试样的断裂韧性值是合格的.可见,EH36钢手工电弧焊、单丝埋弧焊和双丝埋弧焊焊接接头可以在不进行焊后热处理的情况下使用,这对于海洋平台大型焊接结构来说,可以大大降低制造成本,具有巨大的经济意义.     

D36-Z35钢两种焊接方法接头CTOD断裂韧度试验与分析

依据英国BS7448断裂韧性试验标准,对番禺30-1深海导管架项目广泛应用的超大尺寸焊接接头的低温CTOD断裂韧度进行了探讨.对采用手工电弧焊(SMAW)和药芯焊丝气体保护焊(FCAW)工艺施焊的大尺寸板厚的海洋石油平台焊接接头试样进行了CTOD试验.分别测试了0℃两种工艺下焊缝金属和热影响区的CTOD断裂韧性,对试验结果进行了分析讨论.试验表明,除药芯焊丝气体保护焊热影响区接头两个试样数据无效外,其余试件均满足挪威船级社DNV规定的最小特征CTOD为0.15mm的要求.这说明95mm的D36-Z35钢板手工电弧焊和药芯焊丝气体保护焊焊接接头可以在不进行焊后热处理的情况下使用.试验结果为免除这种板厚焊接接头的焊后热处理提供了依据,这对于海洋平台大型焊接结构来说,可以大大降低制造成本,缩短生产周期,具有巨大的经济意义.     

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.     

钻井平台悬臂梁用高强钢焊接工艺研究

针对低合金高强钢EQ56与EQ63碳当量值高,用于制作悬臂式海洋钻进平台的悬臂梁时焊接难度大的问题,对这2种钢进行焊接工艺性能研究,并制订了严格的焊接工艺。采用药芯焊丝GFR-91K2进行焊接试验,焊前150℃预热、焊后300℃×2 h后热,焊接热输入控制在1.7~1.9 k J/mm之间,获得的焊接接头的主要力学性能(低温冲击吸收功、抗拉强度、硬度等)都满足制造工艺要求。     

FPSO模块支墩焊接接头低温CTOD韧度试验研究

模块支墩是海上浮式生产储油船(FPSO)中连接上部模块与主甲板的关键结构,必须有效保证其焊接接头的韧度以防裂防断。按照国际通用规范BS7448和DNV-OS-C401的要求,对我国渤海PL19-3油田300ktFPSO的模块支墩焊缝和熔合区进行了低温(-18℃)裂纹尖端张开位移(CTOD)的试验研究。试验研究结果表明:按拟用焊接工艺所焊接的模块支墩焊接接头,其焊缝和熔合区的CTOD试验值都能满足国际通用规范DNV-OS-C401规定的要求(不小于0.15mm),因此,可以确认,该焊接工艺可应用于模块支墩的焊接施工,并且焊后的模块支墩可以免除退火处理。     

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。     

船用钢T型焊接接头弯曲冲击性能试验研究

提出了一种船用钢T型焊接接头弯曲冲击性能的评价研究方法,通过落锤冲击试验进行了不同工艺参数下T型焊接接头弯曲冲击试验,确定了不同厚度T型接头的临界弯曲冲击高度.通过对临界载荷下发生断裂的T型接头进行能量分析来研究对T型接头弯曲冲击影响较大的焊接参数,利用扫描电镜分析8 mm T型焊接接头弯曲冲击后的断口形貌和形成机理,通过数值仿真来验证断裂过程和机理.研究结果表明：板厚3、6、8 mm T型接头的临界弯曲冲击高度分别为5、415、550 mm,随着板厚增加,接头弯曲冲击性能提升;在工艺评定参数范围内制成的同一厚度T型接头50°坡口角度试件弯曲冲击性能优于60°坡口角度试件;T型接头从焊缝中间区域发生断裂,随着断裂的扩展,材料韧性逐渐降低.     

基于GTN损伤模型的Q690钢及其对接接头断裂性能评估

[目的]Q690高强度钢作为半潜式起重拆解平台的特殊部位用钢,评估其焊接接头的断裂强度,是研究平台结构断裂力学行为及运营寿命的基础.[方法]首先,对Q690高强度钢及其对接接头进行轴向拉伸试验,获得对应的应力?应变曲线;然后,基于GTN模型,构建Q690高强度钢及其焊接接头的拉伸断裂曲线方程,其中GTN损伤模型的计算参...     

低合金高强度钢插销断口特征及其与实际断口的可比性

对低合金高强度钢焊接结构中出现的冷裂纹研究,一直是焊接领域中颇受关注的课题之一。在评定材料冷裂敏感性的各种试验方法中,插销法是一种简便易行、材料节省的评定试验,其结果可进行定量比较。本文从深入分析一种低合金高强度钢(σ_3=60公斤/毫米~2)由摇     

15-5PH不锈钢等离子弧焊工艺优化及接头力学性能

采用单变量试验对15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢进行等离子弧焊接,通过焊缝观察及力学性能测试,研究焊接电流、氩气流量、焊接速度等工艺参数对焊缝成形及接头力学性能的影响,并通过正交试验法来优化工艺参数.结果表明:焊接电流及氩气流量与15-5PH钢的焊缝成形及接头力学性能有密切关系,适当增加焊接电流及氩气流量,有利于增强电弧穿透力、防止未焊透、避免气孔缺陷,进而改善接头综合力学性能;提高焊接速度,会导致焊接线能量下降,减小焊缝熔宽,增加正面余高.优化后的焊接工艺参数为:焊接电流220 A,氩气流量3.0 L/min,焊接速度400 mm/min,其焊缝成形良好,接头抗拉强度、冲击韧性和延伸率分别达到1100 MPa、20.5 J和8.0%.     

喷丸对小型船舶钢板焊接接头的腐蚀和疲劳影响

为了研究喷丸处理对小型船舶用薄板电弧焊缝的腐蚀和疲劳性能的影响,选用强度等级分别为440 MPa和1500 MPa的船舶热轧钢板进行试验研究,经焊接试验之后,分别加工焊后状态的试样和焊后喷丸处理状态的试样,并进行腐蚀和疲劳试验.结果 表明:焊后不经喷丸处理的试样焊缝处的最大腐蚀深度约为1.1 mm,而经喷丸处理的试样焊缝处的最大腐蚀深度约为0.2 mm;经喷丸处理后440 MPa等级钢焊接接头的疲劳极限约为450MPa,相比未经喷丸处理的疲劳强度360 MPa提高约25％;经喷丸处理后1500 MPa等级钢焊接接头的疲劳极限约为500MPa,相比未经喷丸处理的焊接接头提高约40％.喷丸处理可有效消除焊缝夹渣,进而显著提升焊缝的抗腐蚀性能;喷丸处理能显著提升船舶钢板电弧焊缝的疲劳强度.采用喷丸处理有助于促进船舶轻量化和提高焊缝质量.     

大厚度高强度钢E550焊接性能研究

为了解决船用板材在焊接过程中容易出现裂纹和韧性较低问题,以80 mm厚的E550高强度钢为研究对象,采用斜Y裂纹敏感性试验、焊接热模拟试验、热影响区最高硬度试验以及焊接工艺优化试验,分析预热温度、从800℃冷却到500℃的时间(t8/5)、焊接热输入等工艺参数对接头微观组织和力学性能的影响。试验结果表明:提高预热温度并控制焊接热输入和t8/5可以得到满足要求的接头。     

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EH36高强钢无缝药芯焊丝焊接接头组织和冲击韧性研究

本文以SRSF501无缝药芯焊丝在船用EH36高强钢中的焊接应用为目的,研究了国产无缝药芯焊丝SRSF501在船用EH36高强钢焊接中的组织和冲击韧性。通过试验表明：SRSF501焊接EH36钢接头各区域的冲击性能均满足船级社要求;多层多道焊时,焊缝组织由粗大的柱状组织和细小的等轴晶组织组成,底层焊缝和末道焊缝柱状晶区域较大;盖面层两侧接头热影响区存在粗晶区,其它位置接头的热影响区不存在粗晶区;焊接接头中熔合线外2mm处,晶粒最细,冲击韧性最好。