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    管道延性断裂的止裂控制

    2019-04-30   来源:   点击数:0次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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     中国钢管信息港资讯部获悉:焊接区往往是结构中对裂纹萌生和扩展较敏感的区域。一旦断裂,将造成巨大的经济损失。因此,防止管道环焊接头断裂失效行为成为管道系统安全运行的重要保证。关于管道环焊接头焊接缺陷的安全评定,在国际上受到很高的重视,通过广泛的研究。现已建立了相应的评定规范。如美国API 1UU附录A、英国BS 4515附录H、加拿大CSAZ184附录K等都有关于环焊接头缺陷评定方法的内容。
      
      通过对国外有关管道环焊接头焊接缺陷的评定方法的分析和比较。可为建立适合我国国情的高强度管道环焊接头缺陷安全评定提供研究思路。具有一定的理论意义和工程意义-二、环焊接头缺陷评定的基本方法国内外关于管道环焊接头缺陷评定方法有很多,总体可分为两类,一类是比较简单的,不需要具有较深的断裂力学知识的工程评定方法,该方法适合于一般工程技术人员使用;另一类评定方法涉及到复杂的。/积分计算。需要具有一定的断裂力学知识和专业知识,适合于专家使用。
      
      简化的工程评定方法适用于一般工程技术人员使用的管道环焊接头焊接缺陷工程评定方法美国API1104附录A,英国BS 4515附录H和加拿大CSAZ184附录K等均有介绍。这些工程评定方法都是以Burdiken等人提出的C*OD设计曲线为基础。有各自相应的假设条件和研究方法,基本思想是保证管材具有足够的韧性,从而避免对缺陷进行脆断分析计算。而只是根据塑性失稳分析判断缺陷的可接受性;1104标准附录A*1美国API1104标准附录A是在“合于使用”原则基础上,应用COD设计曲线作为管道环焊接头的缺陷评定准则。该准则不包括塑性失稳分析。在使用时。要求焊缝听受到的总应变不大于5|总应变由施加应变和残余应变构成。件假设残余应变等于屈服应变。由试验确定焊缝的断裂韧性值(COD)时。缺口和疲劳裂纹位f焊缝的中心处。考虑到疲劳裂纹的扩展。起始缺陷尺寸需要进行调整,5762标准,在低于最低工作湿度15C下测得,并给出两个最小的COD值,0.127mm.为了使用API1104标准,焊缝韧性必须大于0.127mm.在API标准中,根据COD设计曲线,给出了表面裂纹允许缺陷深度或亚表面裂纹缺陷半篼的计算公式:到的临界断裂韧性值(COZ));*,施加总应变;e.v屈服应变。
      
      中国钢管信息港资讯部获悉:确定是否需要进行全尺寸止裂爆破试验的基本原则输气管道延性断裂的止裂控制是确保管道安全稳定运行的重大技术关键,必须高度重视管材的止裂韧性是材料抵抗延性裂纹扩展能力的度量。设计新的输气管道时应审慎进行管道延性断裂的止裂设计,其目的是恰了延性断裂,材料本身的止裂能力能够将断裂的长度控制在一定范围内所谓恰当地规定管道的止裂韧性要求,是指材料所具有的韧性,既能最大限度地容忍初始缺陷,又能在延性断裂裂纹一旦萌生后止裂,同时又能满足批量生产管材的经济性要求以夏比冲击值表示的管道所需的止裂韧性值取决于管道的最高工作压力、管道的直径、壁厚管线钢的强度级别、输送气体的组分以及管道的最低工作温度。
      
      为进行管道的止裂设计,国外己发展了多种预测模型,它们都是在断裂力学理论指导下,以。对于新发展起来的控轧控冷钢材,其夏比冲击功试样的断口分离有时就比较严重此时,在其CVN系列温度试验曲线上,对应于100%剪切面积的CVN能量值会从CVN曲线的上平台上,随温度的降低而下降。其CVN系列温度试验曲线的形状,具有所谓“上升上平侧曲线所示。在100%剪切面积下的最小CVN值称为CV100或CVI,其数值低于上平台CVP的数值修正系数LF的计算公式为:当预测值<当预测值>94J,LE>1.0,按下式确定Leis修正系数与TCM模型预测韧性值的关实际上,Leis修正系数中考虑了以下一些影响因素:试验中使裂纹扩展的能量以外的能量所占比例加大;*材料具有轻度断口分离现象,(CVP/CV100)的数值小于1.25此时的修正结果业经Alliance全尺寸爆破试验验证,可以使图成立,则视为材料的断口分离现象严重,TCM模型及Leis公式的修正结果不再适用。需要考虑用另外的方法修正。必要时应考虑用全尺寸止裂爆破试验进行验证。
      
      西气东输管道的止裂韧性预测西气东输管道的止裂韧性预测可以按以下思路考虑首先应考虑西气东输管道的设计参数是否超出了经过全尺寸止裂爆破试验验证过的输气管道参数范围表3给出西气东输管道的设计参数与经过全尺寸爆破试验验证的Alliance管道的设计数据的对比表3西气东输管道与Alliance管道经过全尺寸爆破试验验证的设计参数的对比己经过验证的Alliance管道设计参数西气东输管道设计参数输送气体热值(Mj/m3)44.337.5管道最大工作压力(MPa)12(OD91水14.23mm)8.27(OD1067K11.43mm)10(OD1118< 16.1mm)*用Battelle研宄所双曲线模型预测并经Leis修正系数修正的夏比冲击功最大试验值(J)用TCM模型预测为154J,己超出线性相关范围乘以Leis修正系数1. 25后,预测值为192J用TCM模型预测约为86J,未超出线性相关范围故Leis修正系数取为1.0,预测值约为86J板材CVN试样的断口分离现象(CVP/CV100)1.25有待试验确定*发稿时得知,西气东输管道的直径已改为01016<14.6mm相对于Alliance管道而言更趋于安全由表3可见,除板材CVN试样的断口现象还有待试验确定外,西气东输管道在绘有188个全尺寸爆破试验点的图表上,代表西气东输管道工况的工作点大约位的设计参数并没有超出经过全尺寸爆破试验于该图表的中部。因此,可以初步判定,西气验证的Alliance管道的数据范围。东输管道的设计参数没有超出经过全尺寸爆具有同样的止裂能力AcademicJumalElectrnic配备最大能力为900J的冲击试验机jj至于ybookmark6破试验验证的输气管道的数据范围,不需要进行全尺寸止裂爆破试验可以利用经过验证的预测模型和修正系数对该管道的止裂韧性值进行预测。
      
      其次,应考虑选择什麽预测模型来计算所需止裂韧丨性根据西气东输管道的设计参数,建议采用美国Battelle研究所的TCM双曲线预测模型来预测西气东输管道所需要的止裂韧性若计算出的止裂韧性数值大于94J,应采用大于1. 0的Leis修正系数进行修正。
      
      中国钢管信息港资讯部获悉:应注意管材供应厂商提供的X70板材的CVN系列温度试验曲线形状是否有上升平台。厂商应保证板材在100%剪切面积下的CVP对CV100的比值不大于1.25第四,在钢板订货时应令管材的最小韧性值大于上述止裂韧性的预测值。根据断裂力学原理,此时,发生延性断裂时能够止裂的概率为10(%,且止裂时的裂纹扩展长度将不会大于2倍管长第五,若管材的断口分离现象严重,其(CVP/CV100)的数值己大于1.25,一些研究表明此时的修正系数可能应该更高。此时可将止裂韧性的预测值加大50%,据专家分析,这一方法相当保守,但在断口分离现象严重时可以采用。此外,还可与管材供应商协商,在钢板制造工艺可能和经济的前提下,尽可能提高订货时的最小韧性值例如,加拿大IPSCO公司为Alliance输气管道生产的直2mmX70级螺旋焊官,止裂韧性预测值为CVN192J,订货要求为280J,而实际交货的所有炉批钢板韧性的平均值竟达到了347J第六,对同样直径和壁厚的螺旋埋弧焊管和直缝埋弧焊管的止裂韧性要求相同现代轧钢技术的进步使板材各向异性的影响日益减小。满足技术条件要求、且有(CVP/CV100)>1.25韧性相同的两种焊管的管材第七,X70管材的金相组织可能是以针状铁素体为主,也可能是少量珠光体加铁素体组织上述预测模型对这两种组织都适用,并且都己经过全尺寸爆破试验的验证。
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