管線鋼母材及焊接接頭CTOD韌度評(píng)定的研究.pdf

1、斷裂失效是海洋工程結(jié)構(gòu)的主要破壞形式之一。隨著探索海洋油氣的項(xiàng)目日益向深海方向發(fā)展，長(zhǎng)距離、大直徑、高壓力、耐腐蝕性能良好的高鋼級(jí)管線鋼成為各國(guó)油氣管道發(fā)展的必然趨勢(shì)，而其韌性對(duì)管道結(jié)構(gòu)的安全性影響也更為顯著。在管道焊接過程中，焊接接頭往往存在缺陷及組織性能劣化現(xiàn)象，從而成為壓力管道最薄弱部位，易萌生裂紋導(dǎo)致斷裂失效事故。隨著運(yùn)行壓力的增高，管徑的不斷加大，油氣管道特別是焊接接頭部位發(fā)生斷裂的風(fēng)險(xiǎn)也就越大。這就要求管線鋼在提高管道輸送能

2、力的同時(shí)具備足夠高的韌性，以保證管道運(yùn)行的安全性。
　　 本文主要采用CTOD測(cè)試技術(shù)對(duì)不同焊接工藝的海底管線用鋼母材及焊接接頭進(jìn)行了斷裂韌性評(píng)估。針對(duì)焊接工藝、焊接接頭質(zhì)量控制、顯微硬度、接頭微觀組織、韌度的各類影響因素等方面展開研究。其主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 (1)對(duì)現(xiàn)今油氣管線失效及安全性問題作了介紹。并以英國(guó)規(guī)范BS7448為基礎(chǔ)，總結(jié)、對(duì)比了其他現(xiàn)行的國(guó)際權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)在各類結(jié)構(gòu)建造中關(guān)于CTOD韌度評(píng)定的要求。

3、針對(duì)不同材料為實(shí)際的CTOD韌度測(cè)試方法提供了參考依據(jù)。對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。
　　 (2)在眾多管線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)范DNV-OS-F101、CSA Z662-07具有較完整的體系以及完善性、權(quán)威性和先進(jìn)性。其中不乏基于焊接缺陷驗(yàn)收極限原則而制定的失效評(píng)估要求。本文結(jié)合這兩個(gè)先進(jìn)管線規(guī)范，在試樣形式選擇、缺口取樣方向、后期金相檢驗(yàn)等方面對(duì)CTOD韌度評(píng)方法加以完善。從而提高試驗(yàn)結(jié)果精度及合理性。使油氣管線的韌度評(píng)估更具備針

4、對(duì)性以及準(zhǔn)確性。
　　 (3)對(duì)不同工藝（直縫埋弧焊，氣體保護(hù)焊）不同鋼級(jí)(X65\X70)管線鋼母材及焊接接頭進(jìn)行了CTOD測(cè)試，并對(duì)接頭試樣的熱影響區(qū)、母材、焊縫區(qū)域進(jìn)行了顯微硬度測(cè)試。通過對(duì)比熱影響區(qū)部位各點(diǎn)的硬度值，解決了CSA規(guī)范要求中的CTOD試樣選型問題。同時(shí)對(duì)比不同厚度的氣體保護(hù)焊環(huán)焊管線鋼的CTOD值與硬度值，發(fā)現(xiàn)CTOD值越大相應(yīng)的硬度值越小。且試樣壁厚與兩者也有一定關(guān)系。這與接頭的焊接工藝熱循環(huán)下組織的淬硬