X70钢焊接接头在海水中的应力腐蚀行为研究.pdfVIP

摘要 海底管道作为一种焊接结构，担负着输送石油、天然气等介质的重要任务。在 管道加工制造和使用过程中，结构内不可避免地产生裂纹和类裂纹缺陷。而结构在 环境中使用时，一旦发生应力腐蚀，这些缺陷将决定着结构的使用寿命。为了模拟 和反映结构在海水中发生应力腐蚀开裂的上述客观状况，采用预制疲劳裂纹试样对 X70管线钢在海水中应力腐蚀行为进行研究。 本文通过楔形张开加载恒位移试验，在实验室环境中采用具有代表性的3．5％氯 化钠水溶液，对X70钢焊接接头的应力腐蚀性能进行研究，测出并计算了焊缝和热 影响区的应力腐蚀临界强度因子和应力腐蚀裂纹扩展速率。热影响区和焊缝的临界 应力强度因子K。分别为55．7093MPa·√所和37．9989MPa·√小，裂纹扩展速率 da／dt分别为3．38x10—9皿珏／s、3．9X101m／s。试验结果表明，焊缝比热影响区具 有更高的应力腐蚀敏感性。根据几何模型，使用ANSYS计算并绘制了沿裂纹方向的 静水压力分布图，沿裂纹方向的三轴应力分布图和沿裂纹方向的氢浓度分布图。其 有限元的数值分析结果和试验结果是一致的。 基于“合于使用”原则，采用K准则的缺陷评定方法和应力腐蚀裂纹扩展速率 评定方法，对实际使用中的X70管线钢进行安全评定。K准则的缺陷评定方法是以K 准则为基础，将缺陷处的应力强度因子与试验得到的材料的临界应力强度因子K，“ 相比较，若K。K。，则裂纹不扩展，安全；若K，Km，则裂纹起裂扩展，这种情况下， 裂纹扩展到什么程度将失效，需要用应力腐蚀裂纹扩展速率评定方法进一步评定。 对初始裂纹ao到临界裂纹ar进行积分，得出裂纹的扩展寿命N，如果使用寿命N已 经达到设计寿命，可是极限裂纹尺寸还没有达到，那么该缺陷ao可以接受，反之则 不可以接受。 关键词： 管线钢；应力腐蚀；裂纹扩展速率；安全评定 ABSTRACT Offshore deliveroiland asthewelded the pipelinemainly gas structure．During and thestructurewill cracksandotherflaws．These processingusing，inevitably generate flawsdeterminetheservicelifeofstructure011ceOCCUrstresscolTo$ionunder specific environment．Inordertosimulateandreflect above which mentioned situation objective structureOccur the stresscorrosioncrackin crack fatigue seawatel，u∞prefabricated toresearchthebehaviorofstresscorrosioilforX70 samples pipeline． stress factor Thecritical Klsccandcrack forbase intensity velocity