裂纹尖端张开位移试验在导管架建造中的应用

pjoe

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0.前言

裂纹尖端张开位移（简称CTOD）试验方法，并按照英国BS7448规范,用CTOD试验技术，测试了板厚为90mm的海洋平台导管架焊接接头的
韧度，对三项焊接工艺进行了评定。结果表明三项焊接工艺的所有焊态焊接接头（包括焊缝和热影响区）试样的特征CTOD值，都大于设计
规格书的要求。所评定的三项焊接工艺可以直接用于海洋平台导管架建造，焊后允许不进行热处理。缩短了建造工期，降低了建造成本。
海洋平台导管架是一种典型的焊接结构。这类焊接结构的失效，大多数是由于焊接接头的疲劳破坏造成的。焊接接头中的焊缝金属在凝固和
相变过程中会发生脆化，热影响区组织和机械性能的不均匀会造成韧度降低。钢板越厚，焊接接头韧度降低越严重。随着海洋油气资源开发
不断向深海发展，导管架的高度越来越大，因此钢板厚度不断加大。这使得焊后热处理的成本越来越高，所需的工期越来越长，经济效益降
低。此外，对厚钢板焊接接头来说，焊后热处理可能还有副作用。

可见，对海洋平台导管架焊接接头来说，更为可取的方法是通过选择恰当的焊接材料、焊接方法，调整优化焊接工艺，来保证焊接接头具有
足够的韧度，以免除焊后热处理工序。这样，可以同时兼顾焊接接头的安全性和经济性。这种方法的思路如下：首先确定焊接接头裂纹尖端
张开位移（CTOD）允许值δmin，作为判别焊接工艺合格与否的依据。然后编制拟采用的焊接工艺PWPS(Preliminary Welding Procedure
Specification),再按PWPS焊接试板，进行CTOD评定试验。如评定结果合格，拟用焊接工艺PWPS就成为正式焊接工艺规程WPS（Welding
Procedure Specification)；如评定结果不合格，就要修订PWPS，再进行新一轮CTOD评定试验。如果试样的特征CTOD值不小于δmin，则
PWPS可以作为正式焊接工艺WPS(Welding Procedure Specification)；如果试样特征CTOD值小于δmin，就要修订PWPS。然后，对修订后
PWPS再进行CTOD评定，直到合格。

本文针对厚度为90毫米厚的DH40钢板，编制了三项拟用焊接工艺PWPS，运用裂纹尖端张开位移（CTOD）试验技术，按照英国
BS7448Part1[8]和BS7448Part2[9]规范，评定了所设计的三项焊接工艺。结果表明：按这三种工艺焊接的焊接接头，其CTOD韧度均满足项目
设计规格书的要求。因而，用这三项工艺在导管架建造中施焊，可以不再进行焊后热处理。既保证了导管架建造质量，又缩短了建造工期，
也节省热处理所需的成本。

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1.母材与焊接工艺

1.1 母材

  DH40钢(GB712-2000)，为海洋平台用钢，厚度为90mm，由舞阳钢铁有限责任