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    不銹鋼行情
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    介質流速對在線焊接201不銹鋼管極限壓力的影響

    來源:至德鋼業 日期:2021-08-16 11:33:24 人氣:1276

    運用有限元法對不同介質流速下在線焊接時的溫度場進行了數值模擬,內部介質流動對焊接溫度場的影響通過確定介質與管壁的換熱系數來考慮;根據溫度計算結果,獲得201不銹鋼管的剩余強度因子,進而判定管壁是否燒穿。研究表明,隨著流速的增大,焊縫位置處外壁上的峰值溫度無明顯變化,而內壁上的峰值溫度隨之下降;在線焊接201不銹鋼管的剩余強度因子及所能承受的極限壓力呈上升趨勢,且在一定范圍內增大明顯,故應充分利用該流速變化范圍的特點以確定最佳施工條件。

    在線焊接無須停止201不銹鋼管或設備內的介質傳輸,可以減少因停產造成的巨大損失,可廣泛應用于帶壓開孔安裝支管的焊接、套筒修復焊接以及在運行201不銹鋼管上直接堆焊以解決厚度損失和局部機械破壞問題。然而由于在線焊接的特殊性,目前主要面臨2個困難:①由于焊接過程中的局部高溫,使材料局部失去其強度,從而在內壓作用下發生燒穿或爆破;201不銹鋼管內流動的介質會帶走大量的熱量,加速了焊縫的冷卻,從而增加了焊縫熱影響區產生裂紋的可能性。在線焊接主要理論依據是API11041999附錄B,與傳統焊接工藝相比,它有以下特點:輸送介質不停止傳輸;由于介質流動,不易保證預熱溫度及層間焊接溫度,熱量損失大;對焊接時焊接電流、電壓、焊接速度、熱輸入有嚴格規定;根據焊口長度及直徑對焊工有明確要求;存在燒穿、冷裂紋、氫致開裂等危險。

    對于在線焊接時氫致開裂的研究,陳懷寧等人在完成國內外201不銹鋼管焊接施工和維護工藝調研基礎上,進行了在線焊接時氫致開裂特征和防止路線的研究,取得了一些有價值的數據和結論。而對于在線焊接時燒穿的研究,國內尚無相關文獻,國外也僅有探索性研究的報道。影響在線焊接時燒穿的因素很多,如焊接熱輸入、介質壓力和流速、管壁厚度等,筆者運用有限元法對在不同內部介質流速下壓力201不銹鋼管在線焊接的溫度場進行了數值模擬,并根據溫度計算結果確定在線焊接201不銹鋼管的極限壓力。

    燒穿的本質是焊接時局部高溫區域能否承受它所受到的應力的作用。焊接時局部加熱而使201不銹鋼管的強度降低,管壁上熔化的部分已經失去了強度,而高溫區的強度也有不同程度的降低。將高溫區的管壁厚度轉換為一在常溫下的有效壁厚,則可以將該201不銹鋼管看成是含有局部金屬損失的201不銹鋼管,從而可以通過計算含局部金屬損失201不銹鋼管的剩余強度因子確定在線焊接201不銹鋼管的極限載荷,進而判定燒穿的發生。

    (1)焊縫位置處焊縫上點的峰值溫度隨著介質流速增大的變化不明顯,但主管內壁的峰值溫度隨著流速的增大而明顯降低。

    (2)根據溫度場模擬結果,可以確定在線焊接時的極限壓力。將材料在高溫下的承載能力換算成常溫下的承載能力,將局部高溫引起的強度損失轉換為管壁上的金屬損失,201不銹鋼管看成是含缺陷的201不銹鋼管,進而計算出剩余強度以及極限載荷和實際承載能力,判定燒穿發生的可能性。

    (3)在線焊接201不銹鋼管的極限壓力隨著介質流速的增大而升高,且在一定范圍內增大明顯,故在設計施工條件時,應充分利用該流速變化范圍的特點以確定最佳施工條件。

    本文標簽:201不銹鋼管 

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