不同级别管线钢在役焊接最大可焊热输入的研究及数据库的建立

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在役焊接技术是一种比较环保、经济和高效的油气管道现场修复方式。相对于油气管道常规的修复方式来讲，在役焊接不仅可以保证修复作业中管道的持续运输能力，还可以有效密封管道泄漏点。相较于油气管道常规的修复方式来讲，在役焊接不仅可以保证管道的持续运输能力，还可以有效密封管道泄漏点。因此，在役焊接技术有着广阔的应用前景，并且可以带来巨大的经济效益。利用SYSWELD有限元模拟软件和MATLAB数据处理软件，从强度等效的角度出发，将处于高温状态的焊接熔池等效为处于环境温度的单个体积型缺陷。研究分析在一定材质、壁厚和直径的管线在不同热输入条件下，焊接热循环、管道内壁温度、“等效缺陷”尺寸和管道安全承压能力的变化规律。定性和定量地分析出管线钢级别、壁厚、直径和热输入等因素对“等效缺陷”尺寸的影响，利用MATLAB软件进行多参数拟合，得到了“等效缺陷”的尺寸和以上影响因素之间的数学方程。研究表明：随着管道钢级别和管道直径的增大，“等效缺陷”尺寸增大；而随着壁厚的增大，“等效缺陷”的深度值增大，“等效缺陷”的长度值减小；在功率一定时，随着焊接速度的增加，“等效缺陷”尺寸减小；在焊接速度一定时，随着焊接速度的增加，“等效缺陷”尺寸增大。单纯用焊接热输入去评判“等效缺陷”的尺寸大小是不准确的。在某些情况下，某工艺参数的功率和焊接速度都比较小，热输入却大，与功率和焊接速度都比较大，但热输入值相对较小的工艺参数相比，得到的“等效缺陷”的尺寸要小。利用得到的“等效缺陷”，基于单个体积型缺陷的管道安全压力计算公式，得到在一定材质、壁厚、管径和焊接工艺参数下的安全作业压力值。对影响因素进行正交试验，得到对在役焊接安全操作压力影响比较显著的是管道壁厚，其次是管道直径和管道材质级别，而焊接热输入对在役焊接安全操作压力的影响最小。这说明，管道结构参数确定后，控制好焊接热输入，就能有效的避免烧穿。利用Visual Basic 6.5软件设计了油气管线在役焊接安全评定系统。该系统通过“等效缺陷”尺寸数学方程和管道安全压力计算公式，分析不同管道结构参数和焊接工艺参数下安全作业压力值。该系统可以对薄壁管线进行烧穿判定，减少今后有限元重复分析计算，为后续研究建立了一个较高的平台。

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作者
张波;
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作者单位

中国石油大学(华东);

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授予单位中国石油大学(华东);
学科材料工程
授予学位硕士
导师姓名韩涛,靳海成;
年度 2016
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类焊接、金属切割及金属粘接;金属学与热处理;
关键词
管线钢; 在役焊接; 可焊; 热输入;

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