海洋平台用钢及其焊接接头的韧性研究.pdf

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1、第39卷第5期2010年10月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGV01．39No．50Ct．2010海洋平台用钢及其焊接接头的韧性研究粟京1，刘华祥1，马涛2，刘占国3，苗张木3(1．中国海洋石油总公司，北京100011；2．上海外高桥造船有限公司，上海200137；3．武汉理工大学交通学院，武汉430063)摘要：按照相关规范对海洋平台用钢EQ70、EQ56及其焊接接头进行低温明的D韧度试验。对试验结果进行分析发现各组试样的CTOD值都存在一定的离散性，其中熔合线试样CTOD值的离散程度最大。证明熔合线处比焊缝中心更危险，并建议适当增加熔合线试样及

2、焊缝中心试样的取样数量；适当降低焊接线能量可以提高焊接接头焊缝中心的韧度，为进一步提高焊接接头的韧度提供试验依据。关键词：海洋平台；焊接接头；韧度；CTOD；金相分析中图分类号：U671．83；P752文献标志码：A文章编号：1671—7953(2010)05—0234—04目前我国石油开发仍以陆上开采为主，且陆上主要油田产油量大多已趋于稳定。中国海洋年鉴(2008年)数据显示，2005年我国海洋石油探明储量246亿t。相比之下，开采量却微乎其微，而且尚停留在400m以下浅水海域。随着海洋石油大开发，海洋石油钻井平台必将趋于深水化、大型化，这必将带来海洋平台用钢的高

3、强度化、大厚度化。这对海洋平台用钢的韧度，特别是厚钢板焊接接头的韧度，提出了更高的要求。为了保证海洋平台厚钢板及其焊接接头具有足够的韧度，相关规范提出了明确的韧度指标要求，规定生产企业进行裂纹尖端张开位移(cracktipopen—ingdisplacement，CToD)韧度试验，并提供具体的试验数据结果。为了有效控制焊接接头的韧度，确保建造质量，对某海洋平台焊接接头(包括母材区、热影响区和焊缝区)进行了全厚度低温(一10℃)CTOD韧度试验。1材料与焊接工艺1．1母材钢板包括AB级EQ70(60mm、38ram)和AB级EQ56(38mm)。均由日本住友金属工业

4、株式会社鹿岛制铁所提供，供货状态均为调质态。钢板提供商提供的化学成分及力学性能检验证明书中，给出了钢板的化学成分及部分力学性能参数值，见表1。EQ70(60mm)、EQ70(38mm)和EQ56(38mm)分别对应表1中的No．1、2、3。其屈服强度及极限强度分别为鳓一780MPa、O'b1—829MPa；配一780MPa、O'b2=816MPa；tYs3—679MPa、∞----737MPa。弹性模量和泊松比试验中统一取一般钢材值，即E----210GPa、卢一o．3。表1母材化学成分表的质量分数％收稿日期：2009—10-22修回日期：2010-01—29资助项

5、目：863计划(项目编号2006AA09A103—6)；工业和信息化部深海半潜式钻井平台工程开发(工信部装[20091382号)。作者简介：粟京(1959-)，男，硕士，高级工程师。研究方向：海洋工程结构E-mail：sujing@enooc．com．an2341．2焊材焊材是采用美国LincolnSmitweldB．V．公司提供的Conarc80焊条，等级为AWSA5．5：Ell018M--H4。化学成分见表2。主要力学性能(常温)：仉=764MPa，O'b=820MPa，E一210GPa，∥一O．3。1．3焊接工艺焊接接头包括两次不同的焊接工艺参数。每海洋平台用

6、钢及其焊接接头的韧性研究——粟京，刘华祥，马涛，刘占国，苗张木次焊接工艺参数均包括两种类型：EQ70T60(60mn2厚EQ70与EQ70对接)D∞O／56曰8(38mIn厚E研0与F_X西6对接)。均采用对接焊缝，等角K形坡口(角度为45。)。K形坡口的直边垂直于试板平面。采用手工电弧焊进行多层多道焊接，预热温度70℃，焊后保温(210---,230℃)1h。两次CTOD试验焊接接头的主要工艺参数见表3。表2焊材化学成分的质量分数％按照国际标准IS05178并参考国家规范GB2652--1989[1

7、、GB2649--1989[2]和GB／T228--2002[3

8、]进行性能试验，测得焊接接头熔合线及焊缝中心的力学性能分别为巧。一784．7MPa，O'b一813．5MPa，E一213．4GPa，雎一0．259；盯。一714．7MPa，drb=769．5MPa，E一215．5GPa，“一0．286。2CTOD韧度试验2．1试样制备采用三点弯曲试样。试样纵向垂直于焊道。试样横截面采用2B×B型，即W一2B。切口取向为NP方向H]，其中，N为垂直于焊缝方向，P为平行于焊缝方向。试样取样和制备均符合规范BS7448—1L5j、BS7448—2L6]和OffshoreStandardDNV—O卜C40l[7]规定的要求。试样的平行度