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《西安石油大学》 2013年
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薄壁、大口径连续油管对接焊热积累效应研究

雷青娟  
【摘要】:连续油管作为油气井下作业的生产管柱,具有长度长、弯曲曲率半径小、施工环境恶劣、受力复杂等特点,故对其性能要求很高。通常在复杂的受力条件下,焊接接头最先失效。通过以前的研究可以发现连续油管由于管径小、壁厚薄在焊接过程中存在热积累效应的问题。热积累效应指在环焊缝焊接过程中即使热输入较小,冷却过程仍然缓慢,甚至会出现二次温度峰值。该效应可能使粗晶区扩大,降低热影响区的韧性,同时使得HAZ中存在软化区。软化区的存在将会成为连续油管的承载及安全性最大的威胁。因此研究连续油管对接接头热积累效应是很有意义的。本文采用实验和有限元模拟两种手段研究连续油管对接焊温度场及热循环。 通过考察连续油管环焊接热影响区热循环特征,本文确定了热积累程度评价指标:二次峰值温度T8/52,、二次峰值温度后的冷却时间t8/52、二次峰值温度出现过程中的600℃以上停留时问T6002。 以国产CT80级φ50.8×4.44mm及φ38.1×2.7mm的两种尺寸的连续油管为研究对象,采用实验测量和有限元模拟的方法,研究了两种连续油管TIG焊对接接头的温度场及热影响区的热循环、热影响区的组织及性能。通过对实验及模拟获得的热循环数据的分析,可以确定所建立的连续油管TIG焊对接接头的温度场分析模型能够正确反映实际情况。 连续油管环焊缝接头的热积累效应出现在340°-0°-100°的范围,且热积累程度最高的位置为轴向距离焊缝最近的起弧(O°)位置,其主要热积累指标可达到Tmax2=1278℃,T8/52=20s,t6002=30s。热积累最显著为起弧位置,沿管子轴向的热影响区分布为:从熔合区到d=6mm位置为粗晶区、d=6mm-8mm为重结晶区、d=8mm-9mm为部分重结晶区、d=9mm~10mm为回火区,热影响区为从熔合区到d=10mm的范围。管径及壁厚对热积累效应影响较大,较小管径使得二次峰值温度较早出现,但热积累评价指标均随径厚比减小而变得更加显著。热影响区硬度实验结果显示热积累效应使得热影响区中存在较明显的软化现象。
【学位授予单位】:西安石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TE973.3

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【参考文献】
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1 雷青娟;薄壁、大口径连续油管对接焊热积累效应研究[D];西安石油大学;2013年
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