高匹配焊接接頭的安全評(píng)定研究.pdf

1、海底管道作為一種焊接結(jié)構(gòu)，擔(dān)負(fù)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(yīng)力、力學(xué)性能不均勻性等原因使焊接接頭成為整個(gè)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(xué)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，為含缺陷管道的安全評(píng)定提供了理論基礎(chǔ)?；诖耍疚脑敿?xì)闡述了X52管線鋼高匹配焊接接頭的安全評(píng)定。 本文根據(jù)BS7448標(biāo)準(zhǔn)在0℃下采用標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎試樣試驗(yàn)通過裂紋張開位移(CTOD)試驗(yàn)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)提出的BS7910標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際上最新的歐共體提出的SINTAP(StructuralIntegrityAssessmentProcedure)“結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定方法”，選用國(guó)際上先進(jìn)的失效評(píng)定圖(FAD)技術(shù)對(duì)X52管線鋼焊接接頭焊趾處的表面裂紋進(jìn)行了安全評(píng)定。根據(jù)母材和全焊縫拉伸試驗(yàn)結(jié)果，建立了X52管線鋼焊接接頭在不同標(biāo)準(zhǔn)下的各級(jí)失效評(píng)定曲線(FAC)。評(píng)定結(jié)果表明，應(yīng)用BS7910

3、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定時(shí)，各評(píng)定點(diǎn)不在評(píng)定曲線定義的范圍內(nèi)，說明該結(jié)構(gòu)不能驗(yàn)收；而使用SINTAP方法評(píng)定，各評(píng)定點(diǎn)也不在評(píng)定曲線定義的范圍內(nèi)，此時(shí)結(jié)構(gòu)是不可以接受的。本研究將SINTAP安全評(píng)定方法應(yīng)用于管道結(jié)構(gòu)，為SINTAP在國(guó)內(nèi)管道結(jié)構(gòu)安全評(píng)定中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，具有實(shí)際的工程意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 由計(jì)算結(jié)果及評(píng)定圖可以看出，在BS7910和SINTAP中，每一級(jí)對(duì)拉伸數(shù)據(jù)的要求都比前面的級(jí)別更加詳細(xì)，得出的結(jié)果也相應(yīng)地更加準(zhǔn)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(xì)考慮了焊縫和母材的屈服強(qiáng)度匹配影響，細(xì)分為屈服強(qiáng)度非匹配性低于10％或超過10％兩種情況。因此，對(duì)焊縫和母材的強(qiáng)度不匹配進(jìn)行評(píng)定，較BS7910，SINTAP要求更加具體和詳細(xì). BS7910提供了一個(gè)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(duì)管道進(jìn)行結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定中不但要進(jìn)行Sr的計(jì)算還要進(jìn)行Lr的計(jì)算，評(píng)定工作量有所增加，但是用Sr和

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