薄壁、大口徑連續(xù)油管對接焊熱積累效應研究.pdf

1、連續(xù)油管作為油氣井下作業(yè)的生產管柱，具有長度長、彎曲曲率半徑小、施工環(huán)境惡劣、受力復雜等特點，故對其性能要求很高。通常在復雜的受力條件下，焊接接頭最先失效。通過以前的研究可以發(fā)現(xiàn)連續(xù)油管由于管徑小、壁厚薄在焊接過程中存在熱積累效應的問題。熱積累效應指在環(huán)焊縫焊接過程中即使熱輸入較小，冷卻過程仍然緩慢，甚至會出現(xiàn)二次溫度峰值。該效應可能使粗晶區(qū)擴大，降低熱影響區(qū)的韌性，同時使得HAZ中存在軟化區(qū)。軟化區(qū)的存在將會成為連續(xù)油管的承載及安全性

2、最大的威脅。因此研究連續(xù)油管對接接頭熱積累效應是很有意義的。本文采用實驗和有限元模擬兩種手段研究連續(xù)油管對接焊溫度場及熱循環(huán)。
　　通過考察連續(xù)油管環(huán)焊接熱影響區(qū)熱循環(huán)特征，本文確定了熱積累程度評價指標:二次峰值溫度T28/5、二次峰值溫度后的冷卻時間t28/5、二次峰值溫度出現(xiàn)過程中的600℃以上停留時間t2＞600。
　　以國產CT80級(φ)50.8×4.44mm及38.1×2.7mm的兩種尺寸的連續(xù)油管為研究對象，采

3、用實驗測量和有限元模擬的方法，研究了兩種連續(xù)油管TIG焊對接接頭的溫度場及熱影響區(qū)的熱循環(huán)、熱影響區(qū)的組織及性能。通過對實驗及模擬獲得的熱循環(huán)數(shù)據的分析，可以確定所建立的連續(xù)油管TIG焊對接接頭的溫度場分析模型能夠正確反映實際情況。
　　連續(xù)油管環(huán)焊縫接頭的熱積累效應出現(xiàn)在340°～0°～100°的范圍，且熱積累程度最高的位置為軸向距離焊縫最近的起弧(0°)位置，其主要熱積累指標可達到T2max=1278℃，t28/5=20s，t