[发明专利]一种用于多丝埋弧焊焊接粗晶区韧性评价的方法

说明书

本发明涉及石油天然气管材焊接模拟技术领域，特别涉及一种用于多丝埋弧焊焊接粗晶区韧性评价的方法。一种用于多丝埋弧焊焊接粗晶区韧性评价的方法，根据单丝热影响区冷却时间T_6/5的表征方程、多丝热影响区冷却时间t_6/5、以及每根丝的热输入量En，得到每根焊丝的能量折合系数ξ_n，并根据等效原则，得到大口径厚壁焊管在焊接时多丝埋弧焊焊缝热影响区冷却时间t的表征方程，在确定多丝焊粗晶区焊接热循环后进行冲击韧性分析。本发明通过采用能量折合系数叠加的方法，实现多丝埋弧焊接热输入当量的准确计算，解决了多丝埋弧焊粗晶区韧性分析误差大的问题，该方法计算简单、结果可靠。

技术领域

本发明涉及石油天然气管材焊接接头韧性控制技术领域，特别涉及一种用于多丝埋弧焊焊接粗晶区韧性评价的方法。

背景技术

石油、天然气作为不可再生能源，其富足的地域环境较为苛刻，跨地域运输极为不便，并存在安全隐患。然而，石油、天然气的管道运输是最安全的运输方式之一。随着我国石油、天然气消费量的逐年增加，油气管道建设进入了高峰期。管线钢由于强度高、韧性好，综合性能优异，在油气管道制造中应用最为广泛。焊接技术作为油气管道制造的关键技术，其直接影响着油气管道的安全、平稳运行。

多年来，多丝埋弧焊焊接方法由于焊接效率高，在油气管道厚壁管焊接中应用较为广泛。但近几年发现，采用多丝埋弧焊接的大口径厚壁油气管道在使用过程中接头出现失效现象。针对管线钢失效分类，将其分为断裂、腐蚀(内腐蚀、外腐蚀)、变形和机械损伤。对失效类型进行统计，发现与焊接接头有关的断裂失效占比最大。分析认为，由于多丝埋弧焊焊接热输入较大，热影响区发生脆化现象是导致接头失效的主要原因。然而，热影响区脆化主要取决于焊接热循环的影响。因此，明确焊接热循环对热影响区组织的影响至关重要。

通常，采用热模拟试验研究焊接热影响区的组织和性能，在进行热模拟试验的过程中首先需要确定焊接热循环参数，一般采用雷卡林公式计算设定。然而，在实践中发现采用该公式设定的多丝埋弧焊热源热输入获得的接头试样表现出与实际接头不相符的冲击值，从而导致热模拟试验误差较大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种大口径厚壁焊管多丝埋弧焊粗晶区韧性评价方法，可以准确地进行多丝埋弧焊接热输入当量计算，通过采用热模拟试样制备多丝埋弧焊粗晶区试样、采用冲击试验获得粗晶区韧性，保证试样韧性与实际接头的韧性指标吻合，解决了焊接热模拟误差大的问题，该方法计算简单、结果可靠。

本发明的技术方案在于：一种用于多丝埋弧焊焊接粗晶区韧性评价的方法，包括以下步骤：

S1：以多丝埋弧焊总热输入为基础，建立基于雷卡林公式计算大口径厚壁焊管在焊接时单丝埋弧焊焊缝热影响区冷却时间T_6/5的表征方程；

S2：根据大口径厚壁焊管多丝埋弧焊焊接工艺参数，采用双椭球热源数值模拟方法获得多丝埋弧焊焊缝热影响区热循环曲线，从热循环曲线中得到多丝热影响区冷却时间t_6/5和峰值温度Tmax值；

S3：根据大口径厚壁焊管焊接工艺参数，由热输入通用计算公式得到多丝焊中每根丝的热输入量En，n为≥1的整数；

S4：参照S2中得到的t_6/5和峰值温度Tmax值，求得到多丝焊中每根焊丝的能量折合系数ξ_n，具体过程为：

S41：当峰值温度Tmax≤600℃，且无t_6/5值，取其能量折合系数ξ_n为1；