管道在役焊接接头残余应力的研究.pdfVIP

维普资讯 焊管 ．第31卷第2期 ．2008年3月 ●试 验 与 研 究 管道在役焊接接头残余应力的研究 宋立新，王 勇，韩 涛，韩 彬 (中国石油大学 机电工程学院，山东 东营 257061) 摘 要：采用SYSWELD焊接模拟软件对X70级管道在役焊接接头应力进行模拟，并将在役 焊接残余应力与常规焊接进行对比。结果表明：在役焊接接头残余应力分布规律与常规焊接 保持一致，符合管道焊接接头 “内凸外凹”的变形机理，但在数值上差别较大。近缝区在役焊 接残余应力大于常规焊接 ，随远离焊接 中心，在役焊接应力曲线转变速度较快，且在役焊接和 常规焊接环向残余应力拉压应力转变位置不 同。 关键词 ：管道在役焊接 ；残余应力；数值模拟 ；SYSWELD软件 中图分类号 ：TG404 文献标志码 ：A 文章编号 ：1001—3938(2008)02—0031—04 0 前 言 管道内外表面的换热边界条件为 A( + + ， (2) 在役焊接技术已在油气管道的修复中被广泛 (1)、(2)式中：P为材料密度 ；c为材料热熔；A为 应用，因在役焊接是在管线不停输的情况下进行 材料导热系数；70为初始温度 ；T为温度 ； 为换 焊接作业 的，焊接残余应力与常规焊接有很大区 热系数 。 别…。残余应力是造成焊接接头氢致开裂、应力 在役焊接时管道外壁和空气换热与常规焊接 腐蚀开裂等失效的重要因素。因此，管道在役焊 相同，主要考虑辐射换热和空气的自然对流换热， 接接头残余应力一直受到焊接研究者的广泛关 总换热系数采用 SYSWELD软件提供的换热公式。 注 一 。 管道 内壁和流动介质间主要是强制对流换热和辐 本文采用大型弹塑性有限元分析软件 SY— 射换热 ，本文采用修正后的换热系数 -6]， SWELD，考虑管道内部承压和介质流速对焊接的 = 0．8×5．67×10一×[(273．15+ )+ 影响，计算并获得了输气管线在役焊接的温度场 和应力场。并与常规焊接进行了对 比，以便达到 (273．15+ )]×[(273．15+ )+ 预测、调控焊接残余应力的目的，从而指导油气管 (273．15+ )]+0．027了A o一I · 线的在役焊接修复。 i．816 o_l4 x／0(273．15+ ) ’ (3) 1 数学模型 式中：d为管道内径； 为雷诺数；p为普郎特数； 。 为标准状况下动力粘度 ； 常温下动力黏度。 管道在役焊接时管道 内部流动介质特殊的冷 材料性能依赖于温度 的应力 一应变本构方程 却条件会对焊接热过程产生较大影响。焊接接头