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《西南石油大学》 2010年
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输油管道在役焊接修复的数值模拟

张东亮  
【摘要】: 管道在役焊接在国内起步较晚,基础理论研究得也不系统,相关论文报道偏少。然而管道在役焊接技术的重要性越来越大,管道运输行业对该技术的需求越来越强烈,这将成为推动在役焊接技术发展的巨大力量。基于这一点,本文综述了在役焊接的现状、研究主流及发展前景,对在役焊接中烧穿问题和氢致开裂问题的影响因素进行了模拟,得到了具有指导意义的结论,具体研究内容和结论如下: 通过对平板试验的模拟,不仅验证了SYSWELD软件在焊接仿真上的可靠性,同时也为该软件的具体操作流程做了介绍。因为在役焊接中对烧穿的预防是通过控制内壁最高温度,对氢致开裂的预防是通过控制HAZ最大硬度和接头最大拉应力来保障焊接中的安全的,所以在对16Mn钢管道进行在役焊接模拟的过程中模拟的重点在内壁温度、HAZ最大硬度和焊接接头的最大拉应力上。本文基于SYSWELD软件建立了输油管道在役焊接仿真的几何模型和换热模型(换热边界条件)。对影响在役焊接烧穿和氢致开裂的影响因素进行了单因素分析和多因素的正交试验分析。 通过分析模拟后的结果得知,影响烧穿和氢致开裂的主要因素是焊接线能量和管道壁厚。线能量的增加会提高内壁的最高温度,对于特定条件下的输油管道会有一个线能量的上限值(如本例中在管壁厚度为8mm时焊接线能量上限为1300J/mm),同时还得到了不同壁厚和允许线能量的关系图,在曲线下方属于焊接的安全区域。另外需要指出的是提高线能量对氢致开裂的预防是有益的。壁厚的增加对烧穿的预防显然是有利的,也利于降低HAZ最大硬度,但是会增加接头的拉应力。 本文不仅得到了若干因素对烧穿和氢致开裂的影响规律,同时还从更深层次上研究了烧穿与氢致开裂的影响因素——管内对流换热系数,而对对流换热系数的影响则需要做更深入的研究。另外通过正交试验得到了最优试验结果,具有借鉴价值。
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG457.6

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