本文關(guān)鍵詞：水下在役焊接修復(fù)數(shù)值模擬分析

  更多相關(guān)文章： SYSWELD 水下在役焊接 水流速 天然氣流速 水深度

【摘要】：油氣長輸管道在長期的運(yùn)行過程中,由于人為或環(huán)境因素,管壁發(fā)生損害,需要進(jìn)行修復(fù)。而在役焊接修復(fù)技術(shù)可保持管線修復(fù)時運(yùn)行的持續(xù)性,并且修復(fù)效率高,具有極大的應(yīng)用前景。但是水下在役焊接時管道內(nèi)部有高壓流動的天然氣,管道外部有流動水,因此焊接操作難度高并且具有一定的危險性。本文采用數(shù)值模擬技術(shù)對水下高壓天然氣管道進(jìn)行在役焊接修復(fù)研究,為以后管線鋼水下在役焊接修復(fù)提供一定的理論指導(dǎo)。 本研究采用SYSWELD有限元分析軟件,建立管道修復(fù)幾何模型,修正了管內(nèi)外強(qiáng)制對流換熱系數(shù),管內(nèi)外加載相應(yīng)均勻載荷,改變在不同水深下熱源模型的形狀系數(shù),對16Mn管線鋼的水下在役焊接修復(fù)過程進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,分析了管內(nèi)天然氣流速、管外水流速、管外水壓對水下在役焊接修復(fù)時的溫度場、應(yīng)力場及接頭馬氏體含量以及硬度的影響。 計算結(jié)果表明：(1)水下在役焊接環(huán)焊縫,內(nèi)壁表現(xiàn)為拉應(yīng)力,外壁表現(xiàn)為壓應(yīng)力,內(nèi)壁最大拉應(yīng)力比外壁最大壓應(yīng)力大。(2)管外水流速度對溫度場、殘余應(yīng)力場和馬氏體含量以及硬度的大小和分布影響都較大。管外水流速度從0mm/s增加到600mm/s時,焊接溫度場覆蓋范圍減小,峰值溫度降低,最大應(yīng)力降低,馬氏體含量增加,管內(nèi)壁硬度降低,管外壁硬度增加。溫度場在15.8s時的瞬時峰值溫度由2427.68℃降到了1982.33℃。管內(nèi)壁最大殘余拉應(yīng)力值從361.9MPa減小到231.5MPa,而管外壁最大殘余壓應(yīng)力從163.8MPa減小到146.9MPa,馬氏體含量達(dá)到99.5%,管外壁最大硬度值達(dá)到708HV,管內(nèi)壁最大硬度值從636.6HV下降到494.8HV。(3)管內(nèi)天然氣流速和水深度變化對溫度場、殘余應(yīng)力和硬度的大小和分布影響都很小。管內(nèi)天然氣流速從1m/s增加到15m/s,管內(nèi)壁峰值溫度從733.8℃減小到704℃,而應(yīng)力場和管內(nèi)外壁硬度值都在很小的范圍內(nèi)變化。隨水深增加,焊縫中心沿壁厚方向上的相同位置處節(jié)點(diǎn)峰值溫度升高,管內(nèi)壁的最大殘余拉應(yīng)力減小,而焊縫外壁壓應(yīng)力變化趨勢不明顯。(4)水下在役多道焊修復(fù)在不同條件下的殘余應(yīng)力場變化規(guī)律與單道焊時的變化規(guī)律基本一致。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.6

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李健,焦向東;高壓鎢極氬弧焊焊接電弧行為數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];北京石油化工學(xué)院學(xué)報;2005年02期

2 周利;劉一搏;郭寧;袁新;馮吉才;;水下焊接技術(shù)的研究發(fā)展現(xiàn)狀[J];電焊機(jī);2012年11期

3 宋立新;王勇;韓濤;韓彬;;管道在役焊接接頭殘余應(yīng)力的研究[J];焊管;2008年02期

4 李美艷;王勇;宋立新;韓濤;;管線鋼在役焊接接頭殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬[J];焊管;2011年07期

5 林尚揚(yáng),宋寶天,宋天虎;水下局部排水CO_2半自動焊接技術(shù)的研究和應(yīng)用[J];焊接學(xué)報;1981年01期

6 宋寶天,王林;水下局部排水CO_2半自動焊氣孔問題的研究[J];焊接學(xué)報;1984年03期

7 陳玉華;王勇;;基于SYS WELD的運(yùn)行管道在役焊接熱循環(huán)數(shù)值模擬[J];焊接學(xué)報;2007年01期

8 蔣力培;王中輝;焦向東;周燦豐;房曉明;馬洪新;;水下焊接高壓空氣環(huán)境下GTAW電弧特性[J];焊接學(xué)報;2007年06期

9 高輝;焦向東;周燦豐;朱家雷;沈秋平;余燕;;水下高壓局部干式自動焊接試驗裝置控制系統(tǒng)[J];焊接學(xué)報;2008年10期

10 陳玉華;王勇;何建軍;;輸氣管線在役焊接管道內(nèi)壁變形的數(shù)值模擬[J];焊接學(xué)報;2010年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙華夏;高壓環(huán)境焊接電弧特性及熔滴過渡行為研究[D];北京化工大學(xué);2010年

，

本文編號：1234912