海洋石油平台焊接接头大型ctod试验

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1、万方数据第23卷第4期20O2年8月焊接学报TRANSAC兀ONSOFTHECHINAWELDINGIN娜TU．TIONV01．23No．4Au呻t2002海洋石油平台焊接接头大型CTOD试验扬新岐1，王东坡1，李小魏2，李磊2，曹军2(】．天津太学材料科学与工程学院，天津300∞2；2．海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽300452)摘要：依据英国Bs7448断裂韧性试验标准，对焊接接头超大尺寸低温裂纹尖端张开位移(∞D)试验测试技术进行了探讨，对采用焊条电弧焊与埋弧焊工艺施焊的、板厚为2．5in(63．5珊)的海洋石油平台焊接接头试样进

2、行了cTOD试验，分别测试了一18屯两种工艺下焊缝金属和热髟响区的c咖断裂韧性，对试验结果及试验中的有关技术问题进行了分析讨论。试验表明．除两个热影响区(H^z)试样外，其余试样均满足美国础卵石油公司挺出的最小cT

3、DD为O．15哪的要求。试验结果为评价这种板厚焊接接头的焊后热处理规范提供了依据。关t词：大尺寸焊接接头；裂纹尖螭张开位移(cTOD)；试验谢试中田分类号：Tc404立献标识码：^文章编号：蚴一360x(2002)04一鹌一05杨新峡O序言海洋石油平台是典型的焊接结构，由于其工作环境严酷、结构形式复杂及应力集中程度高，加之焊接残

4、余应力、焊接缺陷及接头组织性能不均匀性的影响，在外载荷的作用下很容易产生脆性破坏。因此如何合理有效评价海洋平台用钢材低温韧性，保证海洋平台安全可靠运行是工程上极为关注的问题110】。大量试验研究表明，对海洋平台广泛使用的中、高强度低合金钢而言，凹DD(裂纹尖端张开位移)断裂韧性是评价锕材及焊接接头抗臆断特性的重要参量。与传统的夏比V形缺口冲击韧性比较，铘_oD值更能有效准确地评价钢材的抗脆断能力。通过CTDD试验不仅可以进行材料韧性选择．还可以对焊接工艺及焊前、后热处理规范等进行优化，并为评定海洋平台安全可靠性提供试验依据。c】ⅪD断裂试验

5、目前已在欧美、日本等发达国家的海洋平台生产建造中得到广泛应用”“。由于海洋石油平台结构巨大，其构件厚度尺寸均较大，为了准确评价锕材的韧性，cToD断裂试验必须采用最大厚度的板厚进行，这使得试样尺寸明显增大，对试验设备能力及试验测试技术提出较高的要求。尽管对小尺寸试样的母材及焊接接头断裂韧性试验已有大量的试验研究，但有关低温下焊接接头大型CTOD试验在国内很少报道”’‘J。研究依据英国Bs7448【501断裂韧性试验标准，对焊接接头收稿日期：2∞2·∞一12大尺寸低温cTOD试验测试技术进行了探讨，对采用sMAw(焊条电弧焊)与sAw(埋弧焊

6、)工艺施焊的、板厚为2．5in(63．5mm)的大尺寸焊接接头试样进行了cloD试验，分别测试了一18℃两种工艺下焊缝金属和热影响区(HAz)的CTDD断裂韧性，对试验结果及试验中的有关技术问题进行了分析讨论。试验结果为评价这种板厚焊接接头的焊后热处理规范提供了依据。l试验概述及试样制备1．1试验溉述近年来在国际上由英国焊接研究所提出的测试断裂韧性Ji=。、cTOD(5)和k的统一试验标准BS7448．受到国际焊接学会的重视并予以推广应用”朋。目前已被国际标准局(Iso)采纳．编号为玲o／TCl64／sc4一N400。其中璐7“8：199l

7、—PBItI。确定金属材料K。、临界cmD和J积分的方法”与Bs7448：1997一P蛐r确定焊缝金属材料J‰、临界CToD和J积分的方法”试验标准已在工程界得到普遍应用”．6]。研究依据该试验标准，对海洋平台焊接接头的焊缝和热影响区进行了低温(一18qc)6。5。和瓦的测试。整个试验工作得到美国Phil·Eps石油公司和挪威船级杜DNV专家的好评。1．2试样制备试验所用试样毛坯由海洋石油工程有限公司(c00Ec)制备，母材为进口钢材APl2H(Gr50)，万方数据第4期杨新岐．等：海洋石油平台焊接接头大型a[uD试验49板厚2．5in(6

8、3．5mm)为超厚钢板。焊接材料为LB一52u(KoBE)、uI一75MR(L呲OLN)和LA一71MR(UHcOLN)。试板分别采用x和K形两种坡口对接焊接头制备，焊接方法分别为sMAw与sAw两种施焊工艺，多层焊焊道至少为24层。试样数量及类型如表l所示。衰1—18℃下cTOD断裂韧性试验结果T棚e1㈣打

9、ctImt∞咖％埘m№for一18℃p。RN。-mm臼】PeNmhIoc“蛐sP睇im帅№．cTnD砌ued／mm^v嘲p∞Dk／咖S一¨9—3D伽ble—VWm(sM^跚w)(x)∞n矧f∞S一119—4(sM^W／s^W)K—F”

10、”S一244—3(sM^w)K一萨伽veS一244—4(s^I^w)K—F””WeldcHT砌ne按BS7448标准规定，试验采用带预制疲劳裂纹的三点弯曲(口B)标准试样。试样形