管道在役焊接修复残余应力分析及应用

作者：霍进风; 单鲁维

来源：石油机械, 2023, 51(02): 130-137.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2023.02.018

• 在役管道
• 焊接修复
• 残余应力
• 腐蚀应力
• 套袖
• 缺陷尺寸
• 计算准则

目前，对在役焊接的研究多集中在套袖焊接接头变形过程与失效机理方面，对套袖的焊接尺寸和应力分布研究较少。为研究管道在役焊接修复残余应力的分布规律及影响区域，采用ANSYS软件建立套袖焊接有限元模型，分析焊接线能、套袖壁厚、管径及压力对套袖焊接残余应力分布的影响，确定套袖最佳壁厚的计算方法，探究管道壁厚、外径、压力及缺陷尺寸与腐蚀应力分布的关系，建立套袖焊接尺寸计算准则并进行现场应用。研究结果表明：套袖焊缝边缘的轴向应力最大，易出现应力破坏现象，焊缝外侧为压应力，内侧为拉应力，主要与熔池冷却收缩效应有关；在熔池冷却收缩和对流换热共同作用下，焊接残余应力分布随套袖壁厚的增大而增大，焊接线能、管径和压力的影响作用可忽略；应力峰值随套袖壁厚的增大先减小再增加，套袖壁厚选取临界壁厚值时焊接点出现氢致开裂的风险最低。所得结果对管道修复时确定套袖的壁厚和焊接尺寸具有指导意义。