含殘余應(yīng)力X70鋼及接頭CTOD設(shè)計曲線應(yīng)用研究.pdf

1、分類號密級UDC學(xué)校代碼10497學(xué)位論文題目含殘余應(yīng)力X70鋼及接頭CTOD設(shè)計曲線應(yīng)用研究英文ApplicationStudyonCTODDesignCurveofX70Steel題目JointWhichHaveResidualStresses研究生姓名葉運勤姓名苗張木職稱教授學(xué)位博士單位名稱武漢理工大學(xué)交通學(xué)院郵編430063申請學(xué)位級別碩士學(xué)科專業(yè)名稱工程力學(xué)論文提交日期2014年4月論文答辯日期2014年5月學(xué)位授予單位武漢理

2、工大學(xué)學(xué)位授予日期答辯委員會主席評閱人2014年4月指導(dǎo)教師武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要陸地油氣資源不斷減小，海洋油氣成為當(dāng)今及未來開發(fā)重點。隨著輸送量的不斷增大，輸送的距離也越來越遠(yuǎn)管道的安全性日漸被重視。采用高強度、高韌性、大直徑、高壓力的油氣管線鋼已成為管線建設(shè)的發(fā)展方向。UOE生產(chǎn)工藝下的X70管線鋼力學(xué)性能優(yōu)良，屈服極限值大，斷裂韌度值較大等特征，被廣泛運用于運輸油氣的管線工程中，但是由于管道焊接會造成存在焊接殘余應(yīng)力。殘余

3、應(yīng)力的存在將使鋼結(jié)構(gòu)于服役中有過大的塑性變形，這樣會造成結(jié)構(gòu)物脆斷。當(dāng)管道含有裂紋時，進行安全性分析時，必須考慮材料斷裂韌度與焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)安全性的影響。裂紋長度臨界值一直是結(jié)構(gòu)安全性評估的重要指標(biāo)，當(dāng)檢測到結(jié)構(gòu)所含裂紋長度值小于裂紋臨界值時判定結(jié)構(gòu)為安全狀態(tài)，然而確定裂紋長度臨界值的傳統(tǒng)方法限于線彈性階段且不適用于力學(xué)性能不均勻的焊接接頭，且未能考慮焊接應(yīng)力的具體分布，同時也未考慮具體材料不同的斷裂韌度。本文根據(jù)BS7910規(guī)范導(dǎo)

4、出的新CTOD設(shè)計曲線，對X70鋼在一定應(yīng)力下貫穿I型裂紋長度臨界值進行了確定。這種方法適用于彈塑性情況及力學(xué)性能不均勻的焊接接頭，同時此種方法計算I型貫穿裂紋長度臨界值能夠考慮焊接殘余應(yīng)力和斷裂韌度對其的影響。本文做的主要工作包括：1）本文采用一種全新的計算貫穿裂紋長度臨界值的方法，此方法基于BS79102005(Guidetomethodsfassessingtheacceptabilityofflawsinmetallicstru

5、ctures)規(guī)范的2A級評定曲線推導(dǎo)一條新的CTOD設(shè)計曲線，命名為“BS79102ACTOD”設(shè)計曲線；該CTOD設(shè)計曲線適用于彈塑性范圍及力學(xué)性能不均勻的焊接接頭，基于該CTOD設(shè)計曲線推導(dǎo)I型貫穿裂紋長度臨界值公式，此方法突破了傳統(tǒng)計算貫穿裂紋長度臨界值限于彈性階段，可用于力學(xué)性能不均勻的焊接接頭，而且考慮了焊接殘余應(yīng)力和材料斷裂韌度對含裂紋結(jié)構(gòu)安全性能的影響。2）運用單元生死技術(shù)，結(jié)合CTOD定義，直接計算材料臨界CTOD數(shù)值