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[海洋工程] 裂纹尖端张开位移试验在导管架建造中的应用

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发表于 2012-7-15 15:54 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国山东烟台
内容来源,我的个人主页www.wdhygc.com
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。

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
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