全焊接球閥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用研究
全焊接球閥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)外一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接接頭的測(cè)試給出了明確的規(guī)定。1991年，英國(guó)焊接研究所提出標(biāo)準(zhǔn)BS 7448 PartI，規(guī)定了金屬材料的臨界CTOD、J積分和KIC的試驗(yàn)方法。1997年，又提出該標(biāo)準(zhǔn)的第二部分BS7448PartII，針對(duì)焊接接頭中各區(qū)域性能不均勻性和存在殘余應(yīng)力等特征進(jìn)行了補(bǔ)充規(guī)定，這就是目前國(guó)際上被工程界普遍認(rèn)可的，測(cè)定焊接接頭CTOD斷裂韌性值的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。2000年英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)表了BS 7910-1999，該標(biāo)準(zhǔn)采用基于斷裂力學(xué)原理的失效評(píng)定圖（FAD）來評(píng)定金屬結(jié)構(gòu)中的缺陷。美國(guó)石油學(xué)會(huì)根據(jù)BS 7448 Part II的試驗(yàn)方法，在API 1104的標(biāo)準(zhǔn)中增加了附錄A，提出管道焊接接頭CTOD值的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。挪威船級(jí)社DNV-OS-401在工程項(xiàng)目的驗(yàn)收評(píng)估中亦對(duì)CTOD值提出一個(gè)評(píng)估驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，以便對(duì)大型結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊后免熱處理進(jìn)行工程評(píng)估。CTOD值實(shí)際上是與焊接母材、焊絲、焊劑、焊接工藝、焊接方法、焊縫結(jié)構(gòu)尺寸和厚度等因素有關(guān)，是一個(gè)材料抵抗裂紋能力的綜合參數(shù)和性能指標(biāo)。
全焊接球閥應(yīng)用研究
國(guó)內(nèi)產(chǎn)品也應(yīng)用CTOD斷裂韌性試驗(yàn)評(píng)定焊縫安全性。如，在海洋石油平臺(tái)建造中，應(yīng)用CTOD斷裂韌度試驗(yàn)評(píng)價(jià)焊縫的低溫?cái)嗔秧g性。在海底油氣管道建造中，應(yīng)用CTOD試驗(yàn)方法對(duì)安全性進(jìn)行評(píng)估。在2種不同的無熱時(shí)效處理的焊接工藝中，應(yīng)用CTOD試驗(yàn)方法確定出最佳焊接工藝。根據(jù)CTOD試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)EH36管線鋼焊接接頭焊趾處的表面裂紋進(jìn)行評(píng)定。對(duì)常用橋梁鋼Q370qE和Q345qD進(jìn)行CTOD試驗(yàn)，分別計(jì)算材料在脆斷、韌脆破壞和韌性破壞時(shí)的CTOD值，作為修訂常規(guī)沖擊韌性標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。建立預(yù)測(cè)高強(qiáng)度管線鋼（X70）焊接接頭性能參數(shù)裂紋尖端張開位移（CTOD）的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，為焊接工藝參數(shù)優(yōu)化提供有效手段。
筆者以Class600-20in全焊接閥體管線球閥44mm厚圓筒狀閥體焊接接頭為例，應(yīng)用有限元方法分析計(jì)算了焊縫根部環(huán)形裝配縫隙的應(yīng)力集中。對(duì)焊接過程閥體焊縫中焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行了三維熱彈塑性數(shù)值模擬。由于結(jié)構(gòu)上的原因，閥體不能進(jìn)行熱處理來降低焊接殘余應(yīng)力，提高焊接接頭的韌性。因此，參照英國(guó)BS 7448 Part II的CTOD斷裂韌性試驗(yàn)方法，測(cè)定焊接接頭斷裂韌性CTOD試驗(yàn)值，來綜合評(píng)定焊接接頭的“止裂”性能是必要的，再根據(jù)API 1104附錄A和DNV-OS-401的CTOD的試驗(yàn)結(jié)果，評(píng)定該埋弧焊焊接接頭具備可免焊后熱處理的條件是充分的。
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