管道运行条件与焊接线能量对管道在役焊接性的影响

摘要

本文利用胜利原油的物性参数计算了原油与管道的强制对流换热系数,采用SYSWELD软件建立了海洋平台输油管线在役焊接的三维模型,计算了介质流速、焊接线能量、壁厚和管内压力对在役焊接氢致裂纹与烧穿的影响。建立了水介质的在役焊接动态及静态试验装置,并对模拟结果进行了试验验证。
　　 数值计算结果表明:原油介质的强制对流换热比水介质小得多,其在役焊接接头焊后马氏体含量随流速增大而缓慢增长;随线能量增大而缓慢降低;随壁厚增大先降后增。水介质在役焊接焊后接头马氏体含量随流速增大先剧烈增长后趋于平缓;随线能量的增大而缓慢降低;随壁厚增大而有所降低。
　　 通过动态试验发现:流速的增大使热影响区和焊缝硬度有明显的上升;线能量的增大降低接头硬度,线能量到某一值后硬度降低不再明显;壁厚的增大明显降低接头硬度。通过静态试验发现:对于液体输送管道,管道壁厚是发生烧穿最主要因素,焊接线能量对烧穿的影响比管道内部压力明显。
　　 水介质在役焊接管道内部介质在熔池局部高温下会发生汽化,导致管道内壁最高温度的预测变得困难。同时水的汽化会导致带压在役焊接管内局部压力剧增,对接头强度产生较大影响。利用金属的高温强度衰减公式计算出焊接接头的剩余强度,结合焊接应力场可预测烧穿,与静态试验有较高吻合度。