《石油工程建设》

文章标题:X80钢高温蠕变特性及焊后热处理残余应力分析

文章作者:代项杰, 裴召华, 黄小光
关 键 字:焊接; Norton蠕变; 焊后热处理; 残余应力释放
文章摘要:

管道焊接过程中局部高温会造成焊接接头非均匀变形,从而产生焊接残余应力,给油气管道运行带来安全隐患,金属高温蠕变过程能释放焊接残余应力,降低管道安全风险。为提高油气管道系统的完整性,有效降低焊接残余应力,通过高温蠕变试验来研究X80管材高温蠕变特性,测定其高温蠕变参数,构建Norton蠕变本构模型;利用有限元(Advanced Simulation for Engineering and Sciences,ABAQUS)软件建立X80管道环焊缝三维仿真焊接模型,并借助Norton蠕变用户子程序编制该环焊缝的焊后热处理过程数值模拟。在模型验证测试过程中,通过对管道实施环焊及焊缝处局部热处理,应用超声临界折射纵波方法测试了热处理前后焊缝区域的残余应力,结合数值仿真结果对比焊接热处理前后焊缝的应力水平,分析热处理蠕变行为在残余应力释放过程中的机理和作用。结果表明,焊接热处理后管道环焊缝各方向的残余应力均显著降低,最大应力水平下降约360 MPa,热处理蠕变过程对释放焊接残余应力的作用十分重要。研究成果可为X80油气管道焊后热处理工艺的优化提供理论依据和技术参考。