低匹配焊接缺陷的评定方法研究

'　　低匹配焊接缺陷的评定方法研究：在广泛使用的焊接结构中，因为焊接接头是管道的薄弱部位，所以在大多数情况下，裂纹容易在焊接接头中产生，由此，也就产生了对含缺结构的安全评定。但是，焊接接头的最基本特征就是力学性能的不均匀性，这种力学性能的不均匀性，体现在进行安全评定时的复杂性上。最初，进行缺陷安全评定的标准都是以均质材料作为研究对象，并由此产生了评定标准，这些标准的评定结构大都会得到保守性的结果。后来发展了对非均质态的焊接接头的评定，使得评定结果精确度进一步得到提高。　　关键词：焊接缺陷；油气管道；非均质性；匹配特性；延性；流变断裂；静载强度；应力集中；塑性变形　　　　1引言　　油气管道作为一种典型的焊接结构，其焊接过程常常使焊接接头的组织性能劣化及产生缺陷。而焊接缺陷处有较大的应力集中，在使用过程中往往成为裂纹的源头，而管道一旦从焊接接头处发生断裂，极易造成突发性和灾难性断裂。由此看来，焊接接头是管道系统的薄弱环节，对其强度、寿命和安全可靠性进行评定以保证管道安全可靠的使用具有重要的现实意义。 　　2焊接接头的非均质性　　在熔化焊中，焊接接头是由焊缝金属、熔合线、热影响区和母材组成，采用高温热源进行局部加热而形成。焊缝金属是由焊接填充材料和部分母材熔融凝固形成的铸造组织，其组织和化学成分都不同于母材；近缝区受和解热循环和热塑性变形的影响，组织和性能都发生了变化，特别是熔合线的组织和性能变化更为明显，所有这些，都使得焊接接头为一个非均匀体。由于焊缝形状和布置的不同而产生了不同程度的应力集中，再加上焊接过程中产生的残余应力与变形和接头的高刚性就构成了焊接接头的基本属性。　　影响力学和材质两个方面的因素成为影响焊接接头性能的主要因素。在力学方面，影响焊接接头性能的因素有接头形状的不连续性、焊接缺陷、残余应力和焊接变形。焊接接头的加强高和施焊中可能造成的接头错位等都是造成接头的不连续，是应力集中的根源，特别是焊接缺陷中的未焊透和焊接裂纹，都是裂纹破坏的起点。在材质方面，影响焊接接头的性能因素不仅有热循环引起的组织变化，还有由于焊接过程中的热塑性变形循环所产生的材质变化。此外，焊后热处理和校正变形等工序，都可能影响焊接接头性能。　　总的来说焊接接头是一个不连续体，产生了几何形状、化学成分、金属组织和力学性能的不连续性。　　3焊接接头的强韧性匹配特性 　　在焊接结构设计中，首先遇到的问题之一是确定焊缝金属强度，即焊缝金属强度匹配问题。对此目前存在着两种不同观点，其一是保证焊缝金属常规延性、韧性条件下，例如使焊缝金属与基本金属具有相同的延伸率条件下，适当选用屈服点较高的焊缝金属，即高匹配是有利的；其二是把着眼点集中于焊缝的韧性或延性上，而其强度与基本金属相比可适当降低，即低匹配。有鉴于此，对匹配问题进行了较为广泛的研究。　　为了表达这种不匹配特性，引入了焊缝强度匹配系数M，定义为焊缝材料的屈服强度（'