16Mn管線鋼焊接接頭性能試驗(yàn)

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利用有限元分析軟件ansys/apdl語言編寫程序,選用u形焊接接頭,采用生死單元方法的熱源加載模式,進(jìn)行多步循環(huán),實(shí)現(xiàn)了焊接全過程殘余應(yīng)力場的三維動(dòng)態(tài)模擬,獲得了焊接接頭殘余應(yīng)力和殘余變形的分布規(guī)律;采用co2氣體保護(hù)焊對16mn鋼u形焊接件進(jìn)行焊接,得到了焊接接頭冷卻后最終的殘余變形情況,仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)所得的規(guī)律相吻合,為進(jìn)一步研究和消除焊接殘余應(yīng)力和應(yīng)變提供了依據(jù)。

采用表面機(jī)械研磨(smat)技術(shù)對x80管線鋼的焊接接頭進(jìn)行了表面自身納米化處理,利用金相顯微鏡(om)、透射電子顯微鏡(tem)和x射線衍射技術(shù)(xrd)研究了表面自身納米化處理后試樣表面微觀結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明:經(jīng)smat處理后,可以在x80管線鋼的焊接接頭表面形成一定厚度的等軸、取向隨機(jī)的納米晶粒;隨距處理表面深度的增加,晶粒尺寸逐漸增大;smat處理時(shí)間的進(jìn)一步延長對表層晶粒尺寸影響不大;smat處理可以實(shí)現(xiàn)x80管線鋼的焊接接頭組織的連續(xù)化和均勻化。

焊接接頭拉伸試驗(yàn) 原理 拉伸試驗(yàn)按gb/t228進(jìn)行 除非另有規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)在環(huán)境溫度為23℃±5℃條件下進(jìn)行。 樣品制備 取樣位置 試樣應(yīng)從焊接接頭垂直于焊縫軸線方向截取，試樣加工完成后，焊縫的軸線 應(yīng)位于試樣平行長度部分的中間，對小直徑管試樣可采用整管。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議 未做特殊規(guī)定時(shí)，“小直徑管”是指外徑小于或等于18mm的管子。 標(biāo)記 每個(gè)試件應(yīng)做標(biāo)記以便識別其他產(chǎn)品或接頭中取出的位置。 如果相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有要求，應(yīng)標(biāo)記機(jī)加工方向。 每個(gè)試樣應(yīng)做標(biāo)記以便識別其在試件中的準(zhǔn)確位置。 熱處理及/或時(shí)效 焊接接頭或試樣一般不進(jìn)行熱處理，但相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或允許被試驗(yàn)的焊 接接頭進(jìn)行熱處理除外，這時(shí)應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中詳細(xì)記錄熱處理的參數(shù)。對于會(huì)產(chǎn) 生自然時(shí)效的鋁合金，應(yīng)記錄焊接至開始試驗(yàn)的間隔時(shí)間。 取樣 一般要求 取樣所采用的機(jī)械加工方法或加工方法不得對試樣性能產(chǎn)生影響。 鋼

焊接接頭的彎曲試驗(yàn)有縱向彎曲、橫向彎曲和側(cè)面彎曲,本文僅討論試件在常溫下的縱向彎曲試驗(yàn),或稱冷彎試驗(yàn)。影響冷彎試驗(yàn)的參數(shù)有彎軸直徑d、試件厚度a、彎軸直徑與試件厚度的比值n、冷彎角α。冷彎試驗(yàn)參數(shù)決定了焊接接頭冷彎檢驗(yàn)的嚴(yán)格程度,應(yīng)按照焊接產(chǎn)品的不同技術(shù)要求,選擇合適的參數(shù)。

對x100管線鋼管直縫雙面埋弧焊接頭進(jìn)行了微觀組織、顯微硬度、拉伸及沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:x100管線鋼雙面埋弧焊焊縫金屬的顯微硬度高于母材,熱影響區(qū)的顯微硬度低于母材,焊接接頭存在haz軟化問題;橫向焊接接頭的抗拉強(qiáng)度滿足iso3183—2007的要求,抗拉強(qiáng)度值高于母材縱向,但低于母材橫向;埋弧焊焊縫金屬的韌性良好,韌脆轉(zhuǎn)變溫度為-53℃;焊接熱影響區(qū)的韌性較差,韌脆轉(zhuǎn)變溫度約為7℃。

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等級 電話 彎心 直徑 （mm） 彎曲 角度 （°） 判定 備 注 審核 抗拉強(qiáng)度 （mpa） 實(shí)測值 抗拉強(qiáng)度 （mpa） 端口位置及判 定（mm） 拉伸試驗(yàn) 冷彎試驗(yàn)質(zhì)量指標(biāo) 樣品數(shù)量 試驗(yàn)編號 工作令號 委托單位 見證單位 c10-12 鋼筋焊接接頭試驗(yàn)報(bào)告 □□□□□□□□□ 試件名稱 工程名稱 報(bào)告編號 工程部位 鋼筋規(guī)格 焊接操作人 試 件 編 號 年月日 檢驗(yàn)依據(jù) 委托項(xiàng)目 檢驗(yàn)單位 樣品狀態(tài) 公稱 直徑 （mm ） 公稱面 積 （mm2 ） 委托日期 （檢測專用章） 簽發(fā)日期：年月日 送樣人 見證人/證號 鋼筋牌號 焊接方法 施焊證號 代表批量 檢 驗(yàn) 結(jié) 論 批準(zhǔn)主檢 12

采用焊接熱模擬方法研究了線能量對x120管線鋼haz韌性的影響,并通過3種不同成分焊絲與焊劑的匹配試驗(yàn),確定了x120管線鋼的最佳焊材匹配方案。以確定的工藝參數(shù)對jco成型的x120管線鋼進(jìn)行了焊接實(shí)踐,并對焊后鋼管的性能進(jìn)行了分析。研究表明,當(dāng)線能量為35kj.cm-1時(shí),x120管線鋼haz具有最高的韌性值;目前現(xiàn)有的焊接材料較難實(shí)現(xiàn)x120管線鋼的過匹配焊接,應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)x120管線鋼專用焊材;與普通管線鋼具有較佳的彎曲變形能力不同,x120鋼管在8倍壁厚的彎軸直徑下彎曲出現(xiàn)裂紋,這主要是因?yàn)閤120鋼管焊縫cghaz晶粒長大明顯,組織中m/a數(shù)量多,呈長條狀分布,導(dǎo)致了x120鋼管焊縫cghaz的脆化。

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結(jié)合x60管線鋼在-20℃低溫條件下的焊接施工實(shí)際情況進(jìn)行了試驗(yàn)、測定及分析,研究了711mm×15.9mm管道環(huán)焊接頭的力學(xué)性能、接頭的金相組織、硬度、沖擊吸收功以及沖擊斷口形貌等.結(jié)果表明,在-20℃低溫條件下,焊接完成的x60管線鋼環(huán)焊接頭力學(xué)性能測試;其haz的最大硬度值為210hv10,符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).該工藝方案經(jīng)過國內(nèi)北部地區(qū)長輸管道的工程使用,質(zhì)量合格;經(jīng)過金相顯微組織分析,在x60鋼-20℃條件下焊接的接頭中,未發(fā)現(xiàn)淬硬組織;對沖擊試件斷口形貌的掃描電鏡分析表明,該環(huán)焊接頭的韌性滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求.

用電弧焊和埋弧焊對17mnnivnbr鋼板進(jìn)行了對接焊,并對焊接接頭進(jìn)行拉伸、沖擊、落錘及裂紋尖端張開位移試驗(yàn),用光學(xué)顯微鏡觀察了焊縫和熱影響區(qū)的顯微組織。結(jié)果表明:焊后經(jīng)(570±15)℃×1h熱處理后,焊接接頭綜合性能優(yōu)良,可滿足國標(biāo)的要求;焊縫組織由先共析鐵素體、針狀鐵素體和顆粒狀貝氏體組成,粗晶熱影響區(qū)組織為粗大的貝氏體。

以優(yōu)化焊接工藝性為出發(fā)點(diǎn),建立al2o3、tio2、zro2、sio2為因素的正交試驗(yàn),并利用光學(xué)顯微鏡、拉伸-沖擊材料試驗(yàn)機(jī)對x100管線鋼焊縫組織與力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為al2o310%,tio26%,zro27%,sio220%時(shí)焊接工藝值最高,焊縫主要顯微組織為針狀鐵素體和粒狀貝氏體,熔敷金屬最高抗拉強(qiáng)度達(dá)781.4mpa,為母材的93.3%,沖擊功(-20℃)均大于90j。

試驗(yàn)復(fù)核單位(章) 彎 曲 試 驗(yàn) 彎曲外表面描述 檢測評定依據(jù)：jgj/t27-2001jgj18-2003 gb/t700-2006 試驗(yàn)結(jié)論：依據(jù)jgj/t27-2001進(jìn)行檢測，強(qiáng) 度結(jié)果符合jgj18-2003中規(guī)定要求,合格。 批準(zhǔn) ---- 彎曲結(jié)果-------- -------- 彎心直徑d(mm)---- 彎曲角度α(°) 斷口特征描述延性斷裂 延性斷 裂 延性斷 裂 延性斷 裂 斷裂位置描述焊縫及受熱區(qū)外 焊縫及 受熱區(qū) 焊縫及 受熱區(qū) 焊縫及 受熱區(qū) 抗拉強(qiáng)度σb(mpa)370430430435 314.2314.2 拉斷最大力fb（kn）116.3135.5134.8136.9 焊工姓名及證書號保受云53000200029797 拉 伸 試 驗(yàn) 公稱直徑a（mm）

試驗(yàn)表9 委托單位：試驗(yàn)委托人：來樣日期： 工程名稱： 鋼材總類：級別及規(guī)格： 產(chǎn)地： 焊條型號：操作人： 彎心直徑 （mm）角度評定 結(jié)論： 負(fù)責(zé)人：計(jì)算：試驗(yàn)： 報(bào)告日期： 一、力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果： 試驗(yàn)編號： 原材料試驗(yàn)編號： 審核： 鋼筋焊接接頭試驗(yàn)報(bào)告 試件 編號 部位： 牌號： 冷彎試驗(yàn) 斷裂特征及位 置（mm） 極限強(qiáng)度 （n∕m）規(guī)格 橫截面積 （m）備注 焊接類型： 試件代表數(shù)量： 試驗(yàn)日期：

試件代表數(shù)量: 計(jì)算:試驗(yàn): 試驗(yàn)委托人: 廠別： 橫截面積 (mm2) 極限強(qiáng)度 （mpa） 斷裂位置 及特征 （mm） 焊條型號：操作人： 直徑 （mm） 試驗(yàn)日期： 原材試驗(yàn)編號： 工程名稱:部位： 來樣日期： 焊接類型： 鋼筋焊接接頭試驗(yàn)報(bào)告 鋼筋種類:級別及規(guī)格: 試驗(yàn)表9 試件編號 委托單位: 負(fù)責(zé)人:審核: 報(bào)告日期:年　　月　　日 試驗(yàn)編號： 牌號: 結(jié)論： 冷彎 備注彎心 直徑 （mm） 角度評定

鋼筋焊接接頭試驗(yàn)報(bào)告 試驗(yàn)表9 試驗(yàn)編號： 委托單位：試驗(yàn)委托人：來樣日期： 工程名稱：部位： 鋼材種類：級別及規(guī)格：牌號： 產(chǎn)地：焊接類型： 試件代表數(shù)量：原材試驗(yàn)編號： 焊條型號：操作人：試驗(yàn)日期： 試件 編號 規(guī)格 橫截面積 （mm2） 極限強(qiáng)度 （n/mm2） 斷裂特征 及位置 （mm） 冷彎 備注 彎心直徑 （mm） 角度評定 結(jié)論： 負(fù)責(zé)人：審核：計(jì)算：試驗(yàn)： 報(bào)告日期：年月日

利用機(jī)械噴丸技術(shù)對x70管線鋼焊接接頭進(jìn)行了表面強(qiáng)化處理,對x70管線鋼基材、原始狀態(tài)焊接接頭和噴丸處理后焊接接頭試樣的拉伸力學(xué)性能進(jìn)行了分析,用掃描電鏡觀察了其斷口形貌,對其斷裂機(jī)理進(jìn)行了探討。試驗(yàn)結(jié)果表明,x70管線鋼基材具有連續(xù)屈服特征,無明顯的屈服平臺(tái),延伸率達(dá)到38%,拉伸斷口出現(xiàn)明顯的分層開裂現(xiàn)象;x70管線鋼經(jīng)過焊接后,原始狀態(tài)焊接接頭屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后收縮率明顯小于基材;經(jīng)噴丸處理后,x70管線鋼焊接接頭抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率有了明顯的提高。噴丸處理使得焊接接頭表面發(fā)生塑性變形,表面裂紋和孔洞減少,是提高x70管線鋼焊接接頭的抗拉強(qiáng)度的主要因素。

試驗(yàn)： 報(bào)告日期：年月日 結(jié)論： 負(fù)責(zé)人：審核：計(jì)算： 評定 試件 編號 規(guī)格 橫截面積極限強(qiáng)度 斷裂特征 及位置 （mm） 冷彎 備注 彎心直徑 （mm） 角度 焊條型號：操作人：試驗(yàn)日期： 年月日 產(chǎn)地：焊接類型： 試件代表數(shù)量：原材試驗(yàn)編號： 工程名稱： 畢節(jié)雙山新區(qū)職教園區(qū)路網(wǎng)工程三號路 部位： 鋼材種類：級別及規(guī)格：牌號： 委托單位：試驗(yàn)委托人：來樣日期： 年月日 鋼筋焊接接頭試驗(yàn)報(bào)告 試驗(yàn)表9 試驗(yàn)編號： 001

針對q500qe高性能鋼兩種典型焊接接頭,包括對接焊縫和橫向角接焊縫,設(shè)計(jì)疲勞試件。其中對接焊試件包括兩種形式,分別為板厚56mm和8mm的對接焊試件;橫向角接焊縫試件的主板厚56mm、附連件厚20mm。對三組試件進(jìn)行了有限元分析,掌握了試件的應(yīng)力分布狀況及薄弱環(huán)節(jié),驗(yàn)證了試件設(shè)計(jì)的合理性。隨后針對三組試件展開了疲勞試驗(yàn),掌握了不同類型焊接接頭的破壞位置及破壞形式。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果擬合出了三組試件的s-n曲線,并與普通鋼的疲勞性能進(jìn)行比較,表明q500qe高性能鋼的這兩種典型焊接接頭的疲勞強(qiáng)度略高于普通鋼。采用目前規(guī)范規(guī)定的疲勞強(qiáng)度容許值進(jìn)行抗疲勞設(shè)計(jì)是合理可行的,并且具有足夠的安全余量。

作業(yè)指導(dǎo)書文件編號： 第一頁：共頁 名稱：鋼筋焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)生效日期： 編制：建材室批準(zhǔn)： 日期： 密級：秘密發(fā)放登記號： 1 鋼筋焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書 (包括對鋼筋焊接接頭拉伸性能和彎曲性能的檢測) 1項(xiàng)目名稱 鋼筋焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)。 2適用范圍 適用于閃光對焊、電弧焊、電渣壓力焊、氣壓焊、預(yù)埋件埋弧壓力焊的鋼筋焊接接頭。 3編制依據(jù)和采用標(biāo)準(zhǔn) jgj18-96鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程 jgj27-86鋼筋焊接接頭試驗(yàn)方法 4檢測人員 xxx 5設(shè)備儀器 5.1萬能材料試驗(yàn)機(jī)、 型號：wi-100 量程：最大荷載100噸 準(zhǔn)確度：一級 分辯率：0.5kn。 5.2液壓式萬能材料試驗(yàn)機(jī) 型號：wp—30t 量程：0—50kn、0—150kn、0—300kn 最小分辨

焊接是管線建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一,隨著我國管線鋼的快速發(fā)展,越來越需要匹配的焊接技術(shù)來滿足管線的建設(shè)。分析了激光焊在管道焊接中的優(yōu)缺點(diǎn),并采用高功率激光焊接設(shè)備,對板厚為16mm的x52管線鋼進(jìn)行焊接,x射線探傷檢測焊縫無裂紋,采用光學(xué)顯微鏡分析了焊接接頭的焊縫結(jié)晶特性和微觀組織。根據(jù)美國石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)apispec5l管線鋼規(guī)范,對焊接接頭進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)。結(jié)果表明:焊接接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)480mpa,斷于母材;180°接頭彎曲未出現(xiàn)裂紋;-20℃焊縫金屬?zèng)_擊韌性cvn=279j,熔合區(qū)沖擊韌性cvn=282j,熱影響區(qū)沖擊韌性cvn=212j,焊接接頭的最大硬度分布在焊縫下部,為270hv左右。研究表明,各項(xiàng)性能均滿足管線鋼焊接的要求。