针对X80管线钢在酷暑、严寒等恶劣环境中焊缝区和热影响区(HAZ)出现脆性起裂问题,探讨了不同服役温度(-30℃、25℃和60℃)对X80管线钢熔化极气体保护电弧焊(gas metal arc welding,GMAW)接头力学性能的影响。模拟了X80管线钢服役工况的...针对X80管线钢在酷暑、严寒等恶劣环境中焊缝区和热影响区(HAZ)出现脆性起裂问题,探讨了不同服役温度(-30℃、25℃和60℃)对X80管线钢熔化极气体保护电弧焊(gas metal arc welding,GMAW)接头力学性能的影响。模拟了X80管线钢服役工况的实际温度,对焊接接头进行了冷热处理,并进行了显微组织分析、显微硬度和断裂韧性等力学性能测试。研究表明:服役温度对X80管线钢的断裂韧性有一定的影响,-30℃下X80管线钢的断裂韧性比25℃下降低15.62%,60℃下X80管线钢的断裂韧性比25℃下上升6.23%;服役温度对X80管线钢的显微硬度影响较小,不同温度环境下的显微硬度差异在10%以内;焊缝中心处显微组织均为铁素体和贝氏体的双相混合组织,不同服役温度下晶粒尺寸变化不大;随着服役温度的升高,断口形貌中韧窝尺寸不断增大且致密,韧性逐渐增强。展开更多
为获得含Ⅰ-Ⅱ型混合裂纹X80管线钢断裂失效判据,采用含不同角度、不同长度中心裂纹的平板试样测定X80管线钢极限载荷以及断裂位移;同时,采用扩展有限元方法(extended finite element method, XFEM)求解中心裂纹板极限载荷以及裂纹尖端...为获得含Ⅰ-Ⅱ型混合裂纹X80管线钢断裂失效判据,采用含不同角度、不同长度中心裂纹的平板试样测定X80管线钢极限载荷以及断裂位移;同时,采用扩展有限元方法(extended finite element method, XFEM)求解中心裂纹板极限载荷以及裂纹尖端应力强度因子K_(Ⅰ)和K_(Ⅱ),进而按照能量释放率准则计算等效应力强度因子Keq;最后,利用实验测试和数值模拟结果对等效应力强度因子Keq进行了修正,以获得适用于X80管线钢的断裂判据。结果表明:当裂纹长度较小时,裂纹对极限载荷影响不大,X80试样断裂符合韧性断裂特征,随着裂纹长度的不断增加,裂纹对极限载荷影响逐渐增加,当裂纹长度为70 mm时,角度γ=0°的试样极限载荷降低了59.67%,X80管线钢试样断裂符合脆性断裂特征,因此含有Ⅰ-Ⅱ型混合裂纹试样断裂同时兼具韧性和脆性特征,不能直接采用能量释放率准则进行失效判定;计算得到的等效应力强度因子Keq与X80管线钢断裂韧性KIC存在一定差距,通过实验和数值模拟数据拟合得到修正系数A以后,所得失效判据能够很好预测含Ⅰ-Ⅱ型混合裂纹X80管线钢断裂极限载荷,误差小于3.5%。研究结果对于提高处于二维应力状态下的含裂纹板壳结构(如内压作用下油气长输管道)完整性评价结果的准确性具有一定意义。展开更多
为探究X80管线钢半自动焊环焊缝强度匹配特性,采用压痕试验、微剪切试验及数字图像相关法(Digital image correlation,DIC)进行研究。试验结果表明,焊缝根焊层与热影响区呈现显著强度软化现象,其强度值低于母材,构成环焊缝系统的强度薄...为探究X80管线钢半自动焊环焊缝强度匹配特性,采用压痕试验、微剪切试验及数字图像相关法(Digital image correlation,DIC)进行研究。试验结果表明,焊缝根焊层与热影响区呈现显著强度软化现象,其强度值低于母材,构成环焊缝系统的强度薄弱区域。基于DIC试验结果,在低强匹配工况下,初始塑性变形集中于根焊与盖面焊趾的应力集中区,随后沿最大剪应力方向(45°)形成贯通壁厚的应变带扩展路径,与PRCI(Pipeline research council international)提出的环焊缝软化模型预测结果高度吻合,验证了该模型在工程失效分析中的适用性。研究建议环焊缝设计应遵循等强或高强匹配原则,并在现有焊接工艺评定体系中增补压痕硬度测试、微剪切强度评估及DIC等先进表征方法,以提升高钢级管道环焊缝的强度控制精度。展开更多
文摘针对X80管线钢在酷暑、严寒等恶劣环境中焊缝区和热影响区(HAZ)出现脆性起裂问题,探讨了不同服役温度(-30℃、25℃和60℃)对X80管线钢熔化极气体保护电弧焊(gas metal arc welding,GMAW)接头力学性能的影响。模拟了X80管线钢服役工况的实际温度,对焊接接头进行了冷热处理,并进行了显微组织分析、显微硬度和断裂韧性等力学性能测试。研究表明:服役温度对X80管线钢的断裂韧性有一定的影响,-30℃下X80管线钢的断裂韧性比25℃下降低15.62%,60℃下X80管线钢的断裂韧性比25℃下上升6.23%;服役温度对X80管线钢的显微硬度影响较小,不同温度环境下的显微硬度差异在10%以内;焊缝中心处显微组织均为铁素体和贝氏体的双相混合组织,不同服役温度下晶粒尺寸变化不大;随着服役温度的升高,断口形貌中韧窝尺寸不断增大且致密,韧性逐渐增强。
文摘为探究X80管线钢半自动焊环焊缝强度匹配特性,采用压痕试验、微剪切试验及数字图像相关法(Digital image correlation,DIC)进行研究。试验结果表明,焊缝根焊层与热影响区呈现显著强度软化现象,其强度值低于母材,构成环焊缝系统的强度薄弱区域。基于DIC试验结果,在低强匹配工况下,初始塑性变形集中于根焊与盖面焊趾的应力集中区,随后沿最大剪应力方向(45°)形成贯通壁厚的应变带扩展路径,与PRCI(Pipeline research council international)提出的环焊缝软化模型预测结果高度吻合,验证了该模型在工程失效分析中的适用性。研究建议环焊缝设计应遵循等强或高强匹配原则,并在现有焊接工艺评定体系中增补压痕硬度测试、微剪切强度评估及DIC等先进表征方法,以提升高钢级管道环焊缝的强度控制精度。
