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西安石油大学学报（自然科学版） 2023年第6期38卷 109-117页

作者：陈越峰高琦吉玲康胡美娟王俊杨耀彬田野陈翠翠石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室陕西西安710077 中国石油集团工程材料研究院有限公司陕西西安710077 国家管网集团西部管道有限责任公司新疆乌鲁木齐830013

采用埋弧增材制造技术成功制造出尺寸为Φ1219 mm×55 mm的油气管道用低温三通,研究了增材三通的微观组织与力学性能。结果表明:显微组织以细小的针状铁素体为主;增材三通的硬度和拉伸性能在不同位置和不同方向上不存在各向异性;冲... 详细信息

采用埋弧增材制造技术成功制造出尺寸为Φ1219 mm×55 mm的油气管道用低温三通,研究了增材三通的微观组织与力学性能。结果表明:显微组织以细小的针状铁素体为主;增材三通的硬度和拉伸性能在不同位置和不同方向上不存在各向异性;冲击韧性在不同位置基本无差别,但在不同方向上存在各向异性。垂直打印方向的冲击试样主要受韧性断裂控制,而平行打印方向的冲击试样主要受脆性解理断裂控制。利用EBSD技术分析了不同强化机理对屈服强度的贡献,细晶强化的贡献占比约为50%;垂直打印方向试样中大角度晶界占比高于平行打印方向,表现为相对较高的冲击韧性。

关键词：埋弧增材制造厚壁三通油气管道力学性能各向异性微观组织

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OD1422 mm X80管道环焊接头拉伸应变行为研究

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压力容器 2023年第2期40卷 18-26页

作者：杨明王磊尚臣杨坤国家管网集团西部管道有限责任公司乌鲁木齐830011 中国石油集团工程材料研究院有限公司石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室西安710077

基于非线性有限元方法,结合数字化图像相关技术(DIC)、硬度云图以及断裂韧性测试等手段,进行了含缺陷天然气管道环焊接头的变形能力评估。该方法考虑了管道、焊缝以及缺陷尺寸形状特征,利用钢管母材、焊缝、热影响区的实际性能构建分析... 详细信息

基于非线性有限元方法,结合数字化图像相关技术(DIC)、硬度云图以及断裂韧性测试等手段,进行了含缺陷天然气管道环焊接头的变形能力评估。该方法考虑了管道、焊缝以及缺陷尺寸形状特征,利用钢管母材、焊缝、热影响区的实际性能构建分析模型,对比了不同缺陷尺寸下的断裂驱动力与裂纹扩展阻力,获得环焊接头拉伸应变能力,并利用宽板拉伸试验对分析结果进行了验证。结果表明:当拉伸应变为0.5%时,裂纹扩展阻力始终高于断裂驱动力,裂纹不会发生扩展;当拉伸应变为1.3%、裂纹深度为8.2 mm时,裂纹扩展阻力与断裂驱动力相等,裂纹处于临界失稳状态;当拉伸应变为4.3%时,裂纹深度高于5.2 mm,裂纹会发生扩展;宽板拉伸结果中,当裂纹深度低于5 mm时,失效模式均为母材颈缩;裂纹深度为9 mm时,失效模式为裂纹扩展,模型分析与宽板拉伸试验结果一致性较好。

关键词：高钢级管道宽板拉伸试验断裂驱动力硬度云图

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奥氏体铁镍基耐蚀合金热变形行为及加工图分析

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材料导报 2023年第S01期37卷 448-452页

作者：王磊刘峰田野陈宏远池强中国石油集团工程材料研究院有限公司石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室西安710077 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 国家管网集团西部管道有限责任公司乌鲁木齐830000

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了UNS N08028(028)合金在温度950~1200℃和应变速率0.001~10 s^(-1)条件下的热变形行为。分析了合金的流变应力曲线、变形激活能及变形机制,明确了加工图能耗峰值与动态再结晶(DRX)晶粒尺寸、体积分数... 详细信息

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了UNS N08028(028)合金在温度950~1200℃和应变速率0.001~10 s^(-1)条件下的热变形行为。分析了合金的流变应力曲线、变形激活能及变形机制,明确了加工图能耗峰值与动态再结晶(DRX)晶粒尺寸、体积分数、σ析出相等微观组织演化规律,确定了合金最优加工路径。结果表明,028合金加工图存在五个能耗峰值区与DRX形核和生长过程密切相关:高应变速率区域的能耗峰值与DRX形核有关;低温低应变速率区域能耗峰值与DRX形核和生长有关;高温低应变速率区域的能耗峰值与DRX生长相关。温度低于1000℃时,σ析出相对DRX形核产生影响,低应变速率(<0.01 s^(-1)),粗大σ相促进DRX形核,形成典型“链状结构”,出现能耗峰值。高应变速率(>0.1 s^(-1)),细小σ析出相抑制DRX形核,导致局部应力集中,材料发生失稳。最后,利用加工图分析确定了028合金最优加工路径:开始于1150~1200℃,1~10 s^(-1),结束于1100~1140℃,0.1~0.7 s^(-1)。

关键词：动态再结晶加工图沉淀相镍基耐蚀合金

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管道环焊缝修复用高强度B型套筒及应用关键技术

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油气储运 2022年第10期41卷 1141-1149页

作者：赵新伟王高峰杨锋平白强刘迎来冼国栋孙宝龙聂向晖许彦中国石油集团工程材料研究院有限公司·石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室国家管网集团西南管道公司国家管网集团联合管道有限公司西气东输分公司

近年来,在管道环焊缝隐患治理中,B型套筒修复技术受到广泛应用。然而,B型套筒应用于高强度管道环焊缝缺陷修复时,暴露出套筒几何尺寸不合理、角焊缝延迟开裂等突出问题。为解决B型套筒应用中面临的问题,满足高强度管道环焊缝缺陷修复的... 详细信息

近年来,在管道环焊缝隐患治理中,B型套筒修复技术受到广泛应用。然而,B型套筒应用于高强度管道环焊缝缺陷修复时,暴露出套筒几何尺寸不合理、角焊缝延迟开裂等突出问题。为解决B型套筒应用中面临的问题,满足高强度管道环焊缝缺陷修复的需求,研究提出了B型套筒几何尺寸的设计方法及关键参数取值建议;通过专门成分设计及加工工艺技术研究,开发了X65/X70钢级B型套筒,较传统Q345R套筒减重20%~30%,并给出了相应的施焊条件(管输压力及介质流速)、预热温度、焊接方式、焊后热处理等工艺要求,制订了X70钢级B型套筒焊材选用方案;基于套筒角焊缝开裂为延迟裂纹的特点,建议取消根焊和层间磁粉检测,增加焊后超声相控阵检测和48 h后磁粉检测。通过实验室全尺寸试验和现场应用示范验证了X65/X70钢级B型套筒的可靠性,并成功在X80高强度管道环焊缝缺陷修复中推广应用。

关键词：高强度管道环焊缝 X65/X70钢级B型套筒焊接工艺无损检测

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X80管道划伤复合凹陷区的应力应变特征研究

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塑性工程学报 2021年第3期28卷 177-182页

作者：田野朱丽霞罗金恒惠文颖阙永彬武刚周会萍国家管网集团西部管道有限公司新疆乌鲁木齐830013 中国石油集团石油管工程技术研究院石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室陕西西安710077

通过对预制划伤缺陷的X80管道进行实物凹陷压制试验,结合有限元数值模拟,对划伤复合凹陷区的应力应变特征进行了研究。结果表明,应变在划伤复合凹陷区随凹陷深度的增加而增大,当凹陷深度大于5%管径时,应变值快速增长;随凹陷深度的增大,... 详细信息

通过对预制划伤缺陷的X80管道进行实物凹陷压制试验,结合有限元数值模拟,对划伤复合凹陷区的应力应变特征进行了研究。结果表明,应变在划伤复合凹陷区随凹陷深度的增加而增大,当凹陷深度大于5%管径时,应变值快速增长;随凹陷深度的增大,管道复合凹陷区承受峰值应力和应变的位置逐渐由管道外壁凹陷中心区域向管道内壁的凹陷中心附近及划伤缺陷边缘转移;同一凹陷深度下,划伤缺陷和凹陷的叠加使复合凹陷区所承受的应力应变峰值高于单纯凹陷;内压进一步加剧了管道划伤复合凹陷区的应变集中,但无论管道承压与否,划伤复合凹陷区的应变增幅与凹陷深度增幅的比值近似为常数;划伤深度的增大使管道凹陷变形的局部化更加明显,因此凹陷区的应变峰值随划伤深度的增加而显著增大。

关键词： X80管道划伤复合凹陷区应变残余应力

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20钢在油气田中CO_(2)与H_(2)S共存环境下的腐蚀行为及机理

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机械工程材料 2023年第3期47卷 60-65页

作者：宋成立宋晓俊陈庆国李坤贾海东李广山中国石油集团工程材料研究院有限公司石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室西安710077 中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司库尔勒841000 管网集团(新疆)联合管道有限责任公司乌鲁木齐830013

利用高温高压动态反应釜模拟油气田CO_(2)和H_(2)S共存环境的实际工况,通过腐蚀试验分析了20钢在不同CO_(2)分压(0.01,0.05,0.21,0.50 MPa)和H_(2)S分压(0.0003,0.003,0.01,0.05 MPa)下的腐蚀行为以及CO_(2)和H_(2)S分压对均匀腐蚀和点蚀的影响程度。结果表明:在H_(2)S分压为0.003 MPa条件下,当CO_(2)分压为0.01,0.05 MPa时,20钢主要发生均匀腐蚀,随着CO_(2)分压的继续增大,点蚀越来越严重;在CO_(2)分压为0.05 MPa条件下,当H_(2)S分压为0.0003 MPa时,20钢表面腐蚀轻微,随着H_(2)S分压的增大,腐蚀加剧,但仍主要发生均匀腐蚀;H_(2)S和CO_(2)分压对20钢的均匀腐蚀速率和点蚀速率均具有十分显著的影响,H_(2)S分压对均匀腐蚀的影响程度较大,而CO_(2)分压对点蚀的影响程度较大。

关键词： CO_(2)和H_(2)S共存环境均匀腐蚀点蚀分压 20钢

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CMT增材X80钢组织和性能与韧性调控措施

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焊接 2022年第7期 6-13页

作者：胡美娟田野慕进良胡旭宁杰张林杰中国石油集团工程材料研究院有限公司石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室西安710077 管网集团(新疆)联合管道有限责任公司乌鲁木齐830013 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

针对油气管道在线修复需求,采用自主设计的低碳微合金焊丝,进行X80管线钢管的冷金属过渡(CMT)增材修复工艺优化研究。在管道服役后的X80管线钢管基板上制备增材体,观察显微组织形貌,并进行显微硬度、冲击试验和拉伸试验测试。试验结果表... 详细信息

针对油气管道在线修复需求,采用自主设计的低碳微合金焊丝,进行X80管线钢管的冷金属过渡(CMT)增材修复工艺优化研究。在管道服役后的X80管线钢管基板上制备增材体,观察显微组织形貌,并进行显微硬度、冲击试验和拉伸试验测试。试验结果表明,CMT增材体微观组织为板条贝氏体和少量准多边形铁素体。随着向基板过渡,板条铁素体逐渐转变为粒状贝氏体。CMT增材修复后X80管线钢基板热影响区没有发生软化。CMT增材体显微硬度是基板的119%;CMT增材体不同方向室温冲击吸收能量平均值约为基板的74%;CMT增材体不同方向断后伸长率平均值约为基板的66%,抗拉强度从大到小依次为扫描方向、搭接方向、垂直方向,其数值为基板抗拉强度的103%~114%。建议通过控制CMT增材体横截面上焊道边界(鱼鳞纹线)分布特征,减少金属经历的高温热循环次数,进而在一定程度上改善增材修复增材体韧性。

关键词： X80管线钢 CMT增材修复组织力学性能韧性调控

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油气管道工程用大口径TE555增材制造三通的开发

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石油管材与仪器 2023年第5期9卷 1-7页

作者：吉玲康胡美娟田野王俊陈越峰杨耀彬刘琰李胜男李鑫中国石油集团工程材料研究院有限公司石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室/国家市场监管重点实验室(石油管及装备质量安全)陕西西安710077 国家管网集团西部管道有限责任公司新疆乌鲁木齐830013

从材料、制造工艺、力学性能、焊接性能、实物爆破试验性能以及无损检测、残余应力等多个方面,介绍了采用电弧增材制造技术开发的-60℃和-40℃的低温环境下油气管道工程用Ф1219 mm大口径TE555增材制造三通。开发的增材制造三通各位置... 详细信息

从材料、制造工艺、力学性能、焊接性能、实物爆破试验性能以及无损检测、残余应力等多个方面,介绍了采用电弧增材制造技术开发的-60℃和-40℃的低温环境下油气管道工程用Ф1219 mm大口径TE555增材制造三通。开发的增材制造三通各位置强韧性均匀,无明显的方向性,无厚度效应,特别是具有较好的低温韧性;焊接性能良好,无软化现象;肩部加厚后爆破压力达到57 MPa;经过去应力处理后残余应力大幅度降低;无损检测结果表明增材制造工艺可行,无超标缺欠。增材制造三通在定制化、特殊环境和特殊用途工况情况下,具有较好的推广和应用前景。

关键词：电弧增材制造埋弧焊接大口径三通低温韧性拉伸性能焊接性能爆破试验残余应力

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Φ1422 mm管线钢管压缩应变容量的有限元分析

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石油管材与仪器 2023年第1期9卷 83-87页

作者：王俊杨明王琴王磊谢萍杨坤中国石油集团工程材料研究院有限公司石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室陕西西安710077 国家管网集团西部管道有限责任公司新疆乌鲁木齐830013

为了评估途经地震带、滑坡带、矿山采空区、沉陷带等特殊区域大口径管线钢管的变形能力,以直径Φ1422 mm大口径普通管线钢管为研究对象,采用有限元方法建立全尺寸管道弯曲模型,研究管道在弯曲载荷作用下的屈曲变形行为,揭示管道外形和... 详细信息

为了评估途经地震带、滑坡带、矿山采空区、沉陷带等特殊区域大口径管线钢管的变形能力,以直径Φ1422 mm大口径普通管线钢管为研究对象,采用有限元方法建立全尺寸管道弯曲模型,研究管道在弯曲载荷作用下的屈曲变形行为,揭示管道外形和壁厚对屈曲行为的影响规律。结果表明,钢管径厚比增加引起局部区域应力集中导致屈曲,增加壁厚可显著提高临界屈曲应变。研究结果可为普通大口径管线钢管在特殊地质环境中的应用提供理论基础。

关键词：管线钢管屈曲变形全尺寸弯曲试验有限元分析

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DN1 200mm钢管螺旋焊缝焊接温度场及应力场有限元分析

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焊管 2022年第1期45卷 5-9,15页

作者：张鸿博王高峰任国琪张良张皓邓波袁战伟中国石油集团石油管工程技术研究院西安710077 石油管道及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室西安710077 长安大学工程机械学院西安710077

为了研究X80管线钢在焊接过程中温度场及应力场的分布情况,以DN 1200 mm X80螺旋焊管为研究对象,采用有限元分析软件Abaqus分别沿着管道的内螺旋线和外螺旋线进行焊接模拟。结果表明,焊接过程中热源中心最高温度可达1650℃。在焊接内圈... 详细信息

为了研究X80管线钢在焊接过程中温度场及应力场的分布情况,以DN 1200 mm X80螺旋焊管为研究对象,采用有限元分析软件Abaqus分别沿着管道的内螺旋线和外螺旋线进行焊接模拟。结果表明,焊接过程中热源中心最高温度可达1650℃。在焊接内圈时,温度场对称分布;而在焊接外圈时,温度场分布不对称。在焊接完内圈的瞬间,接头最高温度约1200℃,管道内侧的应力峰值为850 MPa。在焊接完外圈的瞬间,接头最高温度为1300℃左右,管道内侧的应力峰值约为620 MPa。管道内侧焊接完成后,在对管道外侧焊接过程中,外侧焊缝处产生的应力场不仅使峰值应力降低,还使应力分布变得更加均匀。试验表明,通过分析内外螺旋焊缝的温度场和应力场分布以及形变情况,对于在焊接过程中内焊裂纹的预防有重要意义。

关键词：螺旋焊缝有限元分析热源子程序温度场应力场变形场

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