环焊缝强度匹配对长输管道性能的影响.pdfVIP

维普资讯 · 18· 焊管 ·第29卷第3期 -2006年5月 环焊缝强度匹配对长输管道性能的影响 孟 强 ，庄传晶 ，冯耀荣 ，姜焕勇 (1．西安石油大学，西安 710065； 2．中国石油天然气集团公司石油管力学和环境行为重点试验室，西安710065) 摘 要：环焊缝强度匹配是天然气管道研究与应用的热点问题。介绍了焊接接头匹配性的概 念，阐述了不等强匹配对长输管道极限载荷、韧性、残余应力、缺陷容限等的影响，最后提 出了 在长输管道环焊缝强度匹配领域需要解决的技术问题。 关键词：油气输送管；环焊缝；强度匹配；缺陷；极限载荷 中图分类号：TG441．3 文献标识码：A 文章编号：1001—3938(2006)03—0018—04 O 前 言 虑抗拉强度匹配、塑性匹配或综合考虑反映强度 和塑性的韧性匹配--。由于焊缝金属和母材的 我国经济的发展使得人们对于石油、天然气 强度都不是定值，可能在一定的范围内变化，即使 的需求 日益增加。管道运输因其经济、安全和不 工艺设计时确定了其匹配方式，但在实际焊接生 间断性逐渐成为油气产品的主要输送方式。目 产过程中不可能完全达到设计要求，也就是说对 前，管道工程正向着大口径、高压及厚壁化发展， 于低强匹配或等强匹配的焊接接头，在实际工程 这就要求我们对管道的安全性给予足够的重视。 中存在着等强匹配或超强匹配的可能性。这一点 管线失效事故调查表明，钢管对接环焊缝是长输 已被试验证明，即匹配系数不是一个定值，其值具 管线的一个薄弱环节 ，而环焊缝与母材的强度匹 有随机性 J。那么，如何确定强度匹配系数，在 配问题则是天然气输送管道研究与应用的热点之 什么范围内属于超强、等强、低强匹配，特别是等 一 。 一 般认为，中低强度钢级管线宜采用高匹配 强匹配的界定方式应有别于低强和超强匹配。把 的形式 ，而NOVA公司则认为，环焊缝宜实行低 工艺设计时的匹配比称为理论匹配比，把实际焊 强度匹配。因而在管线设计时，究竟是采用高匹 接生产过程中所能达到的比值称为实际匹配比， 配还是低匹配，以及其对管线服役性能的影响是 实际匹配比则可通过实际测量焊缝金属和母材的 一 个急需解决的问题，这对于保证管线安全运行 硬度，再把硬度转化为强度之后计算得出。有学 具有重要意义。 者对此做了研究认为：理论匹配比与实际匹配比 存在一定的差距，因此，用理论匹配比的大小作为 1 匹配性概念及匹配系数 评判焊接接头所处匹配状态的准确依据是不完善 的，用实际匹配比来评判焊接接头所处匹配状态 传统的匹配性概念大多是指强度匹配(M )， 是准确的。但是，实际匹配比的测量十分困难，因 用焊缝金属的屈服强度与母材金属的屈服强度比 此提出匹配比修正系数的概念来表示理论匹配比 值表示 ，即Ms= sw／rosB。焊缝金属屈服强 与实际匹配比的关系 ，表示式为 度大于母材金属屈服强度时称为高匹配 (M K =( 一 )／R ×100％ ， (1) 1)，反之称为低匹配(M 1)。现在，有些学者已 式中：K一匹配比修正系数； 提出新的匹配概念，除考虑屈服强度匹配，还应考 一 实际匹配比； + 中国石油天然气集团公司应用基础研究项 目(04A40401)