管道硫化氢应力腐蚀破裂的原因分析

采用SEM、TEM、EDX及金相分析等手段,对某气田集气干线工程的输气管道一直管与弯管焊接处发生爆裂件进行了取样分析,发现该集气管道破裂失效属硫化氢应力腐蚀开裂,裂纹起源于焊缝附近的直管母材内壁,与该直管的淬火、回火态的贝氏体 马氏体组织相关.     

直径1422mmX80管道环焊接头应变能力数值模拟方法

鉴于高钢级管材的组织特征及焊缝失效对于管道安全的重要影响,管道环焊缝承载能力成为当前管道行业的研究热点,以中俄东线全自动焊口为研究对象,准确考虑环焊接头根焊、热影响区、母材、填充焊4个区域材料本构关系的差异性,基于有限元方法建立了分析管道环焊接头应变能力的数值仿真模型。定量分析了母材屈强比、运行内压、载荷类型等组合工况下焊缝强度匹配系数等对管道环焊缝裂纹扩展驱动力的影响。采用静裂纹起裂的失效判定方法,以表观断裂韧性值为临界准则,结合中俄东线管材及环焊接头材料特性参数实际变化范围,计算了在设计工况范围内最不利条件下中俄东线环焊接头的应变能力。结果表明:提高焊缝区强度匹配能够有效减小接头的裂纹扩展驱动力,增加管道内压或提高母材屈强比会使相同强度匹配条件下的裂纹扩展驱动力更大,拉伸载荷下的裂纹扩展驱动力要大于弯曲载荷下的裂纹扩展驱动力。该方法既可以用于根据焊接接头性能要求指导焊接参数的确定,也可以用于在役管道含缺陷焊接接头的适用性评价。     

螺旋焊缝管道的开裂原因

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、维氏硬度仪及金相观察等分析手段,对开裂螺旋焊缝管进行取样分析,利用冲击试验测试了管道母材的抗开裂能力。结果表明：该管道焊缝存在明显缺陷,缺陷类型包括存在于焊缝中的焊缝金属裂纹和夹杂,存在于热影响区中的焊趾裂纹和焊接裂纹,同时在热影响区及母材中存在夹杂。在高外载作用下,由于焊缝区硬度高于热影响区及母材的硬度,使得焊趾裂纹先于焊缝金属裂纹向热影响区扩展。热影响区中沿轧制方向排列的层状夹杂的存在促进了裂纹的扩展,形成层状撕裂,最终导致管道沿热影响区开裂直至母材。     

焊接材料强度对高钢级管道环焊缝应变能力的影响

为了评价母材、根焊材料、填充焊材料的强度对X80管道环焊缝应变能力的影响,采用非线性有限元方法,以中俄东线直径1 422 mm、壁厚21.4 mm的高纲级管道为研究对象,考虑焊接接头完整几何形貌与性质有明显差异的4种材料分区,采用钥匙孔(Key Hole)模型准确模拟裂纹张开过程中裂纹尖端的钝化行为,研究了拉伸载荷作用下根焊内表面周向裂纹的起裂行为。计算结果表明:对于双V形坡口焊接接头,根焊材料强度对焊接接头整体应变能力影响很小,可以忽略不计;填充焊材料与母材强度的高强匹配对保证焊缝区应变能力最为重要,在难以提高填充焊材料强度的情况下,限定母材的强度指标是提高高钢级管道焊接接头应变能力的有效方法。(图7,表1,参25)     

M42/X32异种金属CO2激光焊接接头组织和性能的研究

利用CO2激光器对双金属带锯条齿部用高速钢钢丝M42及背部用高强度钢带X32进行焊接，通过金相显微镜，扫面电镜(SEM)，显微硬度仪，电子探针(EPMA)等手段研究了焊后高速钢M42与高强度钢X32焊接接头组织演变规律，焊接接头合金元素分布，以及不同焊接工艺对异种金属焊接接头组织及力学性能的影响.研究表明：随着焊接速度的增大，焊缝中心区等轴晶增多，树枝晶减少，且靠近M42侧熔合边界区的等轴晶更细小；各种工艺条件下焊接接头硬度均较母材高，且靠近M42侧的熔合区的硬度要高于焊缝区的硬度.当焊接功率为2 754 W，焊接速度为14 m/min时，焊接接头的性能优良，抗弯强度值达到112 MPa，达到了双金属带锯条的焊接性要求.     

基于高斯热源的T型接头焊接数值模拟

针对重要焊接构件T型接头的焊接问题,讨论了焊接热源应用情况。采用高斯热源模型,建模并划分网格,确定相应的焊接工艺参数并选用合理的材料热物理性能条件,利用有限元法模拟焊接过程,分析了s355j2g3钢T型接头的焊接温度场、应力场,探讨了温度场的变化规律。高斯热源模型模拟等离子弧焊较为合理,焊后应力最大值未出现在焊缝上,而是出现在横板和立板贴近焊缝的热影响区部位,焊接应力的最大值处于焊件的表面,由外到内逐渐衰减,焊后残余应力主要为拉应力,数值较大,作用范围很小且衰减迅速,结合焊缝末端节点以及整个焊缝的温度循环曲线,分析了晶相转变及焊缝组织,发现其主要金相组织为贝氏体及马氏体,其他相较少。该研究为T型焊接接头的性能研究提供了有力的帮助。     

X65+Inconel 625复合管道焊接接头断裂韧性评定

针对复合管道焊接接头的断裂失效现象,采用单边缺口三点弯曲断裂韧性试验,对X65+Inconel625复合管道焊接接头不同区域(焊缝区、熔合区及热影响区)在0℃下的断裂韧性进行测试。通过在焊接接头不同区域预制表面型裂纹和贯穿厚度型裂纹,对比焊接接头不同区域CTOD值的变化趋势,结果显示组织不均匀性对CTOD值分散性的影响较大。研究表明:复合管焊接接头不同区域的断裂韧性不同,其中热影响区的应变时效区CTOD值较高,焊缝区CTOD值较低但分散性不大,而焊缝熔合区和复合层熔合区不但CTOD值较低,且分散性很大,因此熔合区和复合熔合区是X65+Inconel 625复合管道焊接接头的薄弱环节。(图4,表3,参20)     

油气管道内焊机打底+激光-电弧复合根焊工艺

为提高长输油气管道施工质量和效率、降低施工成本,开展了应用内焊机打底+激光-电弧复合根焊工艺的高效焊接方法研究。内焊机具有根焊焊接质量高、速度快的特点,激光-电弧复合焊具有熔深比大、变形小、高速的优势,结合两种设备的优点进行焊接试验。结果表明:采用内焊机+激光-电弧复合焊工艺能够有效控制焊缝背面成型缺陷,尤其对于5:00-6:00方向,使焊缝背面内凹得到有效解决;对焊后的焊缝进行射线检测和力学性能试验,满足现有标准的要求;金相观察发现,在顶点位置焊缝钝边根部有未熔缺陷,其他位置焊缝区组织没有发现焊接缺陷。研究结果为后续激光-电弧复合焊应用于管道施工现场奠定了技术基础。     

油气管道在线动火焊口返修焊接技术

新建输油气管道在投产过程中发现的各种焊接缺陷,需要在线动火进行焊口返修焊接。焊口返修处经过2次焊接和2次加热膨胀与收缩,易产生热裂纹和冷裂纹,或使返修焊缝内部留下较大的内应力,而诱发事故;因此对于钢级为L415、X60、X70、X80的管道,焊口返修前需进行焊前预热,当施焊环境温度低于0℃时,焊口返修后需采取保温缓冷措施。为了避免焊口割除重焊而增加工程成本和难度,应尽量提高首次返修合格率,为此给出了在线实施焊口返修的焊前准备、工艺规范、焊接参数和环境条件等要求。     

不同强度匹配的X80钢环焊接头力学性能及变形能力

环焊接头的强度匹配与韧性对管道服役安全至关重要。为了更深入掌握环焊缝的失效机理,采用力学性能测试、微观分析等方法,测试了两种不同强度匹配的高铌X80钢环焊接头的组织和性能,并借助数字图像相关法(Digital Image Correlation,DIC)研究了焊接接头在拉伸载荷下的应变行为。结果表明:低强匹配与高强匹配的环焊接头均具有较好的冲击韧性,二者的夏比冲击吸收能量平均值相当。在拉伸载荷下,应变集中最先出现在环焊缝的根焊及热影响区部位。随着拉伸载荷的增加,高强匹配环焊接头的应变集中逐渐转移至母材,管道承受轴向载荷及变形的能力大于低强匹配环焊接头;低强匹配环焊接头虽具有较好的韧性,但因其在焊缝及热影响区存在塑性应变累积效应,易发生断裂。(图9,表4,参22)     

GIS壳体焊缝缺陷的安全评定方法

针对某在役特高压电网GIS壳体焊缝发现的缺陷,引入缺陷断裂安全评定和疲劳评定方法。采用与原壳体相同的材料和焊接工艺制作的焊接试板,通过试验获得母材和焊缝试样的力学性能、疲劳裂纹扩展及断裂性能。采用GB/T 19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》中的推荐方法,对壳体纵焊缝中两个最大缺陷进行断裂评定和疲劳评估。结果表明:该GIS壳体中的两个缺陷在当前工况下是安全的,按焊接试板测试的疲劳裂纹扩展速率估算,壳体左筒体缺陷的疲劳寿命循环次数为6 971次,壳体右筒体缺陷的疲劳寿命循环次数为37 915次,估算的疲劳寿命还有待于实践校验。建议在运行中特别关注缺陷疲劳扩展的状态监测,约5年后应进行无损检测,并与现缺陷对比,进行安全评定。评定结果与该设备投用以来的安全运行状态相符,说明,GB/T 19624-2004的评定方法可适用于高压电网GIS壳体的安全评定。     

高含硫管道氢致开裂的分形效应及扩展速率计算

氢致开裂是高含硫气田集输管网、长输管网管线钢失效的主要模式之一,为明确管道氢致开裂的机理与过程,对其开裂模式进行了研究。对氢质量浓度在金属裂尖扩展过程中的变化规律进行分析,考虑分形效应的影响,对氢致裂纹的动力学模型进行修正,提出了氢致裂纹扩展的直裂纹-剪切带分形模型:在Gerberich对氢致开裂研究的基础上,基于裂尖的氢化作用与裂纹扩展过程中存在的耦合因素,将断裂过程区的形状与裂纹的扩展长度进行结合,构建了氢致开裂裂纹扩展各阶段分形速率的表达式,得到了更为合理的基于分形效应的氢致开裂数学模型。以材质为16Mn和20钢的天然气管道为例,分别计算了母材与焊缝处的氢致裂纹扩展速率,对比得出两种材料抗H2S的性能,研究结果对于高含硫管道材料的选择具有一定指导意义。     

X65与A105管道接头对焊工艺的研究

介绍了以具有代表性的X65与A105两种不同强度级别钢管的对接接头焊接工艺研究情况,并在试验分析两种钢材焊接性基础上,确定了其预热和层间温度,合理选择了焊接材料及坡口型式.同时根据Q/SY XQ18-2002<西气东输管道工程站内工艺管道施工与验收规范>和XQ-CS-JX-SPE-0010<站内管道系统焊接及检测技术条件>标准对所制定的焊接工艺进行了评定.研究结果表明,管口外观检查和射线检测合格,金相组织、拉伸试验、冲击试验等各项性能指标优良.     

X80钢组织状态对CO抑制氢脆作用的影响

CO可抑制氢分子在管道内壁的吸附,有效降低输氢管道发生氢脆的风险,是保证在役管道安全输氢的潜在方式,但CO对氢脆指数的影响度与钢材的材料组织状态有关.以X80钢为研究对象,针对母材、预应变母材及两种根焊缝,通过在氮气、氢气、氢气+0.1％CO(分压,下同)3种环境中进行慢应变速率拉伸实验,研究不同状态管体的氢脆指数及C...     

中洛线断裂管材的机械性能分析

中洛线濮阳出站处管道发生断裂,为此进行了系列机械性能测试.单向拉伸试验结果表明,尽管管材的屈服与强度极限数值较高,但塑性较差,在应力-应变曲线中并没有表现出明显的屈服阶段,焊缝处材料明显呈现脆性.管材的冲击韧性最大值仅为50.30 J/cm2,韧性较差;焊缝处韧脆转变温度在15～20℃之间,明显偏高;试样的断口和金相分析等均表明焊缝处管材具有很高的脆性.     

杏花粉活力测定培养基筛选及耐贮性研究

[目的]以固体琼脂培养基离体培养‘大黄杏’品种花粉,比较不同浓度蔗糖、硼酸对花粉离体萌发的影响.[方法]用筛选出的最适培养基测定三种贮藏温度条件下花粉活力变化.[结果]‘大黄杏’品种最适萌发培养基为:l5;蔗糖+0.01;硼酸+1;琼脂;干燥密闭条件下,为期1年贮藏于三种温度条件下花粉活力大小依次均为:-18℃＞4～5℃＞室温,活力下降幅度由大到小则依次均为:室温＞4 ～5℃＞- 18℃.[结论]花粉于-18℃贮藏后1年活力仍达30.00;,4～5℃在贮后第11个月丧失活力,而在室温下贮藏3个月花粉即失去活力.     

不同解冻方法对猪精液冷冻效果的影响

以姜曲海种公猪冷冻精液为研究对象,观察了使用2种不同解冻方法对精液品质及体外受精胚胎发育的影响.试验结果表明,冷冻精液从液氮取出后,使用37℃水浴30s解冻在精子运动度、质膜完整率、顶体完整率和体外受精胚胎发育率方面均显著优于在室温放置20s后迅速投入37℃水浴10s解冻(P＜0.05).而与新鲜精液体外受精卵裂率和4细胞胚胎发育率相比,37℃水浴30s解冻方法与对照组无显著差异(P＞0.05).表明37.C水浴30s解冻方法优于室温放置20s后迅速投入37℃水浴10s解冻方法.     

落叶松改性树皮对金属离子吸附性能的研究

笔者以廉价易得的落叶松树皮为原料 ,经环氧氯丙烷交联 ,研发了一种新的生物吸附剂 ,并探讨了其对金属离子的吸附性能 .研究结果表明 ,该改性树皮最适宜的处理条件为 :氢氧化钠浓度 0 8mol L ,环氧氯丙烷 2 0mL ,改性温度 5 0℃ ,树皮粒径 1～ 2mm .改性树皮对各种金属离子的最佳吸附条件为 :室温下pH值为 5时对Fe2 + 吸附 3h ;4 5℃ ,pH值为 5 5时对Cu2 + 吸附 3h ;室温下pH值为 6时对Zn2 + 吸附 2h .该改性树皮的吸附符合Langmuir型吸附等温线 ,能有效处理 1～ 10 0mg L的低浓度重金属废水     

钠过量0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3 无铅压电陶瓷显微结构和电学性能的研究

采用固相合成法制备了0.94(K_(0.5)Na_(0.5+x))NbO_3-0.06LiNbO_3无铅压电陶瓷,并对钠过量对陶瓷的晶体结构、显微形貌、电学性能的影响进行了研究.XRD测试结果显示,所研究的所有陶瓷样品均为单一钙钛矿结构,而且在室温下均为正交相和四方相两相共存.当x=0.01时,陶瓷具有最优的压电性能,其压电常数d33、相对介电常数εr、平面机电耦合系数Kp和厚度机电耦合系数Kt分别为255pC/N,850,0.46和0.42.研究结果可以为KNN基压电陶瓷的结构和性能调控提供有益的参考.     

农机维修小窍门9则

1.巧修气门嘴。机动车轮胎的气门嘴损坏后,可将损坏部分锯掉,用直径4.5毫米的钻头钻一个20毫米深的孔,再用M5丝锥攻13毫米深的螺纹,拧上气门芯即可。但应注意,钻头顶角应磨成与气门芯密封锥面相同的角度。2.焊修部位防生锈。农机具焊修后,焊缝周围的油漆常被烤坏而易生锈。可在焊后敲掉焊渣,待冷却到发黑(温度约100℃)时涂抹一层润滑脂,即可起到防锈作用。3.巧拆气缸盖。拧下缸盖螺母后,如缸盖仍难以拆下,可先用锤子在缸盖四周敲几下,然后摇转曲轴,借助气缸压力压下缸盖。4.用普通焊条焊修铸铁件。铸铁件用普通碳素钢焊条焊接时,很容易产生裂纹,而用铸铁焊条又不经济。