x65管线钢焊接接头力学性能及hlt2gts应力腐蚀研究

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1、中文摘要随着渤海石油工程股份有限公司油气管道事业的进一步发展，输气管道安全性直接关系到整个工程的安全性。一旦管道发生泄露或破坏将造成无法估计的经济损失和人员伤亡。因此在油井平台的建设过程中，输气管道安全性一直是关注的焦点。管道的连接是靠焊接来完成的。由于管道特别巨大和焊接工艺固有的特点，在焊接接头处易产生焊接缺陷和较大的残余应力，而且由于管输天然气中H。S的含量偏高。具备了发生SCC的条件。因此有必要对X65管线钢焊接接头的抗H：S应力腐蚀开裂性能进行研究，将具有重大的现实意义。由于应力腐蚀开裂在不同的强度级别的管线钢中

2、均可发生。一般来讲，随着强度级别的提高，产生应力腐蚀开裂的倾向增大。与强度有密切相关的是硬度。因此，为防止硫化氢应力腐蚀，NACEMR0175推荐在酸性介质中，管线钢的硬度极限为HV248或HRC22。输送管的管壁由于成分集聚和制造过程局部区域存在硬点。特别是焊管的焊缝及热影响区，可能存在硬点或软带(细晶区)。这些硬度超差区都可能发生SCC。因此有必要对整个焊接接头进行硬度测试。此外，组织成分也对材料抗如S应力腐蚀有很大的影响，铁素体上均匀弥散细中碳化物组织比粗大的薄片状碳化物组织耐H，s腐蚀。材料成分、组织和机械性能都

3、对H，S应力腐蚀有很大的影响。因此，有必要了解X65管线钢的常规力学性能，焊接接头的硬度分布和接头的断裂韧度指标。为此通过观察金相组织，测试硬度、拉伸试验、冲击韧度和断裂韧度试验，来评定在一定焊接工艺参数下焊接接头的各种性能，以保证焊接接头有较高的抗H，S应力腐蚀能力。进行了X65管线钢焊接接头H：S应力腐蚀试验，采用楔形张开加载(WOL)试样。得到了母材、热影响区和焊缝的应力腐蚀临界应力强度因子Kl。。和裂纹扩展速率(da／dt)。基于WOL试样．采用三维弹塑性有限元计算裂纹尖端的应力应变场和氢浓度的变化，结果表明在裂

4、尖张开一定的位移的情况下，氢浓度从裂尖急剧上升，在离裂尖一定的距离处达到最大值。随着距离裂尖越远，其值越来越小，最后曲线近乎平行分布。其趋势与应力三轴度和强化因子一致。关键词：应力腐蚀显微组织有限元焊接接头ABSTRACTPipestmcnlresarewidelyusedinthevitaldepartmentofthenationaleconomy,suchasoilindustries，chemicalindusla'ies．Withthefullerdevelopmentoftheoilgaspipeinstit

5、ution，thesecurityofpipedirectlyaffectstheprojectsafe．Ifthepipewereleakedoutorbroken，itwouldleadunpredictableeconomiclostandcasualties．Duringtheconstructionoftheoilplatform，thesecurityofpipeistheconcernedfocus．Weldingmakestheconnectionofthepipe．Duetothepropertyofm

6、agnitudeandintrinsicweldingtechnique，theweldingdefectandresidualstressesareeasilyproducedinthejoints．Moreover,thecontentofH2Sinthepipeisrelativelyhigh．ItmeetstheconditionoftheSCCoccnLSoitisnecessarytostudytheperformanceoftheresistancetoH2SstresscorrosionfortheX65

7、linepipesteel．ithasimportantpracticesignificance．Duetobeingainevitablylinkbetwe髓theperformanceoftheresistancetoH2Sstresscorrosionandmaterialcomposition，microstructureandmechanicalperformance，andthusthepaperfirstlystudythemicrostruetureandmechanicalperformanceofth

8、ejointsoftheX65linepipesteel．StresscorrosioncrackingtestsonthejointsoftheX65linepipesteelarecarriedoutbyadoptingWedgeOpeningLoadspecimens．Thethresholdstressint