论文部分内容阅读
近年来,随着管道事业的发展,在评估管线钢环焊缝的性能时,越来越多地使用到宽板拉伸试验的方法。与小尺寸试样试验相比较,宽板拉伸试验有诸多优势,比如:宽板拉伸试验测试的试样尺寸更大,能够在更加接近实际工程情况下反映实际工程中所存在的问题,如材质的不均匀性、焊接残余应力和板厚等条件对管道结构性能的影响。宽板拉伸试验可以用于以下目的:(1)进行管线钢环焊缝性能的评价;(2)进行管线钢环焊缝缺陷容限评估;(3)确定管线钢环焊缝的强度容限;(4)确定管线钢环焊缝的变形容限;(5)管线钢焊接工艺评定;(6)管线钢焊缝完整性评估。为了更好得满足拉伸式样尺寸要求:环焊缝应在焊接板长的中心位置,两侧减宽段的长度应为2.25W(W为试样减宽段的宽度值)。两端部的宽度和长度分别为1.25W和1.00W。端部与减宽段之间应用平滑、连续的过渡圆弧进行过渡,过渡圆弧半径大于0.30W。试验过程中,由于板材性能的差异,导致变形主要发生在焊缝右侧母材上,试样的整体变形并不均匀。在预制缺陷为3.5mm×50mm的缺口时,拉伸后管材的整体应变达到4.8%,此时预制缺陷依然可靠。根据试验得到的应力应变曲线,获得了X70钢焊缝及母材的弹塑性力学数据,为数值仿真提供数据支持。通过对X70管线钢的宽板拉伸试验进行仿真模拟,得到焊缝和母材的应力应变曲线数据以及缺口裂纹的CMOD值,与试验得到结果进行对比发现,两种结果的数值大小比较吻合。说明本文采取的有限元数值模型对宽版拉伸试验过程进行模拟仿真具有可行性及合理性。然后对X80管线钢的宽板拉伸试验进行仿真分析,设置三种不同的裂纹缺口尺寸,分别对其拉伸过程中的应力分布进行分析,发现增加缺口深度会造成明显的应力集中,同时裂纹深度也造成裂纹缺口位移值CMOD显著增加。