海底油气管道断裂性能及安全评定研究

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1、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。但是由于焊接缺陷、残余应力、力学性能不均匀性等原因使焊接接头成为整个结构的薄弱环节。本文通过裂纹张开位移(CTOD)试验研究了X65管线钢焊接接头各部位的抗开裂性能，通过落锤撕裂试验(DWTT)研究了X65钢母材的止裂性能。其中cToD值是根据ISO标准BS7448在O'C下采用标准三点弯试样试验得到的。对于热影响区试样，进行剖面金相显微观察。判断裂纹尖端是否落在粗晶区，确保试验结果的有效性及可靠性。从而解决了试验值分散性大的问题，同时为ECA评估提供了重要依据．验证了BS7448标准的合理性

2、并体现了它的优越性。从试验结果可以看出，本研究所采用的X65管线钢焊接接头焊缝的冲击韧度和断裂韧度明显低于母材，这主要是因为虽焊缝和母材同为铁索体和珠光体类组织，但是和母材相比，焊缝组织明显粗大且不均匀，因而其断裂韧度和母材相比较差。从裂纹张开位移试验结果可以看出，供试的X65钢母材的抗开裂性能明显优于焊缝，X65钢管材对应于剪切面积为40％的温度约为-35℃，可见其具有良好的止裂性能。采用目前国际上最新、最有影响的安全评定程序：欧共体提出的SINTAP(StructuralIntegrityAssessmentProcedure)“结构完熬性评定方法”，对X6

3、5管线钢焊接接头中的埋藏裂纹和焊趾处的表面裂纹的进行了安全评定。根据母材和全焊缝拉伸试验结果，建立了X65管线钢焊接接头的～级、三级评定曲线，评定结果表明，不论是采用一级或是三级评定，各评定点均在评定曲线定义的范围内，表明该焊接接头是安全的。并根据上述评定结果计算临界裂纹尺寸和对结构进行疲劳寿命估算，具有实际的工程意义和经济价值。本研究将SINTAP安全评定方法应用于管道结构，为SINTAP在国内管道结构安全评定中的应用奠定了基础。关键字：管线钢；裂纹尖端张开位移；止裂性能：SINTAP；安全评定ABSTRACTIntheweldedstructureofoff

4、shorepipelineusedtodeliveroilandgas，thewelded{ointsaretheweaknesslocation．111isismainlybecausethereareinevitableweldingdefects，residual$11屯ssesandinhomogeneousmicrostructuresandpoormechanicalpropertiesintheweldediointzone．tnthisstudy,theCrackTipOpeningDisplacement(CTOD)testswerecarri

5、edouttoinvestigatethecrackresistancebehaviorofweldmetal．HAZandbasemetalofX65pipelinesteel．TheDropWeightTearingtest④WTT)WaScarriedouttoinvestigatethecrackarrestpropertyofX65basemetal．CTODtestswereconductedat0degreeandperformedaccordingtotherequirementsofthestandardofBS7448，Partl：Metho

6、dfordeterminationofKIc．criticalCTODandcritiealJvaluesofmetallicmaterialsandPart2：MethodfordeterminationofKlc，criticalCTODandcriticalJvaluesofweldsinmetallicmaterials，inwhichastandardTPB(threepoimbending)shapewasaccepted．FortheheataffectedzoneOaAZ)specimens，themierostructureobservatio

7、nw鹊performedtoinsurethatthetipofthecrackwaslocatedintheCOarSegrainzoneinordertoobtainvalidandreliableresults．Theresultexplainsthedispersityofthetestvalues．andprovidereliableevidenceforECA(engineeringcriticalassessment)．validatetheBS7448andembodyitssuperiority．Thetestresultsshowthatth

8、eimpactandfr