上海沪工阀门厂（团体）无限公司
择要：先容了一种评价全焊接阀体管线球阀焊接讨论宁静性的方式，按照焊接讨论断裂韧度 CTOD 实验值，对埋弧焊焊接讨论免焊后热处置的能够性停止宁静评定。为大型全焊接阀体管线球阀制作供应迷信按照。
关链词：全焊接阀休管线球阀；焊接讨论免焊后热处置；裂纹尖端伸开位移（CTOD）
一、媒介
煤油、自然气保送管道是一条动力供应线，线上的告急堵截阀为全焊接阀体管线球阀，请求 30 年以上的无保护利用寿命。但退役前提却非常卑劣：从北极圈到赤道，从高原到海底，从戈壁到荒漠；其间穿过地动带、池沼地、冻土层、江河、湖泊和山坡；有架设的，有直埋公开的；在田野，无人操纵，保护坚苦．既蒙受管道内部压力，又蒙受内部载荷，如地基沉降、泥石流和地动，管道温度应力和公开水的电位侵蚀、应力侵蚀。
全焊接阀体的焊接讨论普通均设想为窄空隙厚壁埋弧焊，比方 Class600，20in 的球阀，焊接壁厚为 44mm，C1ass900，48in 的球阀，焊接壁厚为 140mm。为超大厚度筒状焊接讨论。厚壁多层焊接进程是金属材料屡次频频加热和冷却的进程，致使焊接讨论构造的不平均性和劣质化，产生较高的残留应力，乃至产生焊接缺点。焊接又是该产物组装后的最初一道工序，阀腔内有非金属密封材料橡胶和聚四氟乙烯塑料，不能停止焊后热处置。
别的，在阀体焊接讨论设想中，为瞄准和定位，在焊缝根部存在一条环形的拆卸隙缝，这一隙缝在内部压力和内部荷载感化下，将产生几倍干一般使命应力的应力集合，一样使工程师们难于处置。
是以，阀体焊接讨论的根部裂缝的应力集合，残留应力，构造劣质化成为阀体布局中的软弱关键，为国际外阀门界存眷，但又未见有任何处置这一题目的相干报道，成为这个产物布局边境完全性的一个隐患。
据美国 20 世纪 90 年月的统计，焊接讨论生效而激发经济丧失到达公民经济的 5%。在大批的对金属材料焊接布局生效变乱中，其阐发成果标明，大局部焊接讨论生效是金属材料韧性缺乏构成的。讨论中金属材料在焊接进程中疾速融化又疾速凝结，遭到周边金属束缚力的感化产生较大的残留应力，而金属材料又屡次频频履历融化—凝结的相变进程，构成粗大的柱状晶粒，并产生析出、同化、气孔和微裂纹等缺点，使材料的初性较着下降。由干变乱的庞杂性，预言某一布局因某种缘由生效是坚苦的，但从统计学角度言，大局部焊接布局的粉碎是由干材料的韧性缺乏，由细小的缺点激发委靡裂纹，并不时扩大构成的。
因为焊后金属材料的不平均性，劣质化和缺点，材料学中的三个根基假定；持续性假定、平均性假定和各向异性假定已不知足，这就须要利用断裂力学的现实。断裂力学的使命便是从构件中存在微观的微裂纹的现实动身，用线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学的阐发方式来处置构件的裂纹题目。即把构件中裂纹巨细、使命应力和材料抵当裂纹的才能（即裂纹尖端伸开位移 CTOD 断裂韧度值）定量地接洽起来，对含有微裂纹的构件和构造劣质化的讨论，停止宁静性和寿命实验阐发与评价。
断裂力学学科的成长，已界说一种“裂纹尖端伸开位移值”(Crack Tip opening Displacement，CTOD)，它能精确地评价焊接讨论的韧性。1991 年，英国焊接研讨所提出规范 BS7448 Part1，给出了金属材料的临界 CTOD、J 积分和 KIC 的实验方式。1997 年，又提出该标谁的第二局部 BS7448 Part Ⅱ《必定焊缝金属材料 KIC，临界 CTOD 和 J 积分的方式》，针对焊接讨论中各区域机能不平均性和存在残留应力等特色，对 BS7448 Part1 停止了补充划定，这便是今朝国际上被工程界遍及承认的，测定焊接讨论 CTOD 断裂韧度值的实验规范。
随后，2000 年英国规范局颁发 BS7910-1999《金属布局中缺点验收评定方式导则》，它接纳基于断裂力学道理的生效评定图（FAD）来停止评定金属布局中的缺点。美国煤油学会按照 BS7448 Part Ⅱ 的实验方式，在 API 1104《管道焊接与相干举措措施》的标谁中增添了附录 A，提出管道焊接讨论 CTOD 值的验收标谁。挪威船级社 DNV-OS-401 在工程名目的验收评价中亦对 CTOD 值提出一个评价验收规范，以便对大型布局件停止焊后免热处置停止工程评价。CTOD 值现实上是与焊接母材、焊丝、焊剂、焊接工艺、焊接方式、焊缝布局尺寸和厚度等身分有关，是一个材料抵当裂纹才能的综合参数和机能目标。
国际已有大批焊接使命者利用 CTOD 断裂韧度实验评定焊缝宁静性。陆地煤油工程股分无限公司在陆地煤油平台制作中，利用 CTOD 断裂韧度实验评价焊缝的低温断裂韧度，实验成果标明，未经焊后热处置的 EH36 钢焊条电弧焊、单丝埋弧焊和双丝埋弧焊的三种焊接工艺焊接讨论和热影响区，低温下绝大局部试样的断裂韧度值是及格的，评价焊接讨论能够在不停止焊后热处置的环境下利用，延长陆地平台布局的制作周期，下降制作本钱，全部实验使命获得美国 Philips 煤油公司和 DNV 挪威船级社的好评。
天津大学按照欧洲配合体布局完全性的评定方式(SINAP）的请求，利用 CTOD 实验方式，对海底油气管道宁静性停止评价，按照实验成果做出必定论断。
武汉理工大学和中国船级社经由过程 CTOD 值，评定从二种差别的无热时效处置的焊接工艺中必定出最好焊接工艺。
天津大学按照 CTOD（裂纹中断伸开位移）实验成果，前后接纳英国规范协会提出的 BS7910 规范和欧共体提出的布局完全性评定方式 SINTAP，针对 EH36 管线钢焊接讨论焊趾处的外表裂纹停止评定。
清华大学对经常利用桥梁钢 Q370qE 和 Q345qD 钢停止 CTOD 实验，别离计较材料在脆断、韧脆粉碎和韧性粉碎时的 CTOD 值，作为订正惯例打击韧度规范的按照。
清华大学童莉葛和中国煤油自然气管道迷信研讨院白世武、刘方能，成立展望高强度管线钢（X70）焊接讨论机能参数裂纹尖端伸开位移（CTOD）的 BP 神经收集模子，为焊接工艺参数优化供应有用手腕。
以 Class600，20in 全焊接阀体管线球阀 44mm 厚圆筒状阀体焊接讨论为例，按照 API 1104 附录 A 和 DNV-OS-401 的标淮和 CTOD 的实验成果，评定该埋弧焊焊接讨论具有可免焊后热处置的前提是充实的。
（全文未完，请看下一篇《全焊接阀体管线球阀焊接讨论宁静评价（影响阀体焊缝宁静性的身分）》）