静水压试验对螺旋焊管质量影响的研究

发布时间：2017-10-01 02:33

  本文关键词：静水压试验对螺旋焊管质量影响的研究

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【摘要】：螺旋焊管静水压试验是通过向试验钢管内充水、加压、保压等过程来检测钢管在规定压力是否满足设计要求,是最直观、最接近钢管实际使用情况的一种检测手段。检验标准中明确要求每根螺旋焊管均需进行静水压试验,主要检验在规定等级压力下焊缝或管体不破损、不渗漏。静水压试验在检验钢管本身质量的同时,试验钢管在静水压力载荷及本身存在的残余应力叠加作用下会出现一定的弹塑性变形,进而影响到钢管外形尺寸、机械性能、残余应力的分布。这三方面的质量情况与管线运行安全有着密不可分的关系,因此研究静水压试验对螺旋焊管外形尺寸、机械性能、残余应力分布的影响具有重要意义。本文介绍了静水压试验的工作流程,以及主要的管线标准中对静水压试验压力的要求。研究分析了静水压试验在标准试验压力0.90SMYS下螺旋焊管形状尺寸、机械性能、残余应力三个方面质量的变化情况。分析了采用更高的试验压力0.95SMYS时压力对钢管的质量影响。在钢管的形状尺寸方面,本文根据大量的试验数据分析了静水压试验前后钢管直径及椭圆度的变化情况,得出了在静水压试验后钢管长度方向上的直径分布及椭圆度的分布规律。根据不同径厚比钢管0.95SMYS压力试验后的变形量散点分布回归出钢管周长变形量与径厚比的关系式。经实际验证,计算值与实际值误差为6.7%,可作为工程应用的参考。在钢管的机械性能方面,本文详细研究了制管过程中钢管管体的应力一应变过程,发现钢管在静水压试验过程中产生微量塑性变形,在包申格正向效应及形变强化的作用下,钢管管体屈服强度会有一定的提升。为验证该结论,本文进行了一定数量的试验,试验数据表明,屈服强度有了6%-8%的提高。在验证强度变化的同时,对静水压试验前后的管体韧性也进行了试验,试验数据表明,静水压试验对螺旋焊管管体韧性无明显影响。在钢管残余应力方面,本文分析了钢管残余应力的产生机理,并介绍了工程上应用的残余应力测量方法；理论研究了静水压试验对钢管残余应力分布的影响,发现,阐明了静水压试验对钢管残余应力分布的影响机理：静水压试验过程中钢管管体组织内部会产生微量变形使组织应力得以释放,宏观表现则为钢管残余应力静水压试验后有一定的降幅。试验验证了采用较高的试验压力0.95SMYS的静水压试验对残余应力的消除更有利。本文经过理论分析及相关试验验证,利用静水压试验在检测钢管本身质量的同时,对钢管形状尺寸、机械性能、残余应力三方面的质量具有重要影响,根据实际生产情况,提出采用0.95SMYS试验压力对螺旋焊管的最终交货质量更有利。
【关键词】：螺旋焊管 静水压试验 形状尺寸 机械性能 残余应力
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.15
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 课题背景及研究现状13-14
• 1.2 课题研究的目的和意义14-15
• 1.3 论文主要研究内容15-16
• 1.3.1 静水压试验对钢管形状尺寸的影响分析15-16
• 1.3.2 静水压试验对钢管机械性能的影响研究16
• 1.3.3 静水压试验对钢管残余应力的影响研究16
• 1.4 论文结构安排16-19
• 第2章 静水压试验设备及工艺介绍19-27
• 2.1 静水压试验工艺过程19-20
• 2.2 静水压试验设备介绍20-24
• 2.2.1 静水压试验设备概况20-21
• 2.2.2 静水压试验设备技术参数21-22
• 2.2.3 静水压试验机的液压特性22-24
• 2.3 静水压试验压力的计算24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 静水压试验对螺旋焊管外形尺寸的影响27-37
• 3.1 螺旋焊管外形尺寸的测量项目及方法27
• 3.2 形状尺寸对钢管使用的影响27-28
• 3.3 静水压试验对钢管形状尺寸的影响28-34
• 3.3.1 静水压试验对螺旋焊管直径的影响28-34
• 3.3.2 静水压试验对螺旋焊管椭圆度的影响34
• 3.4 本章小结34-37
• 第4章 静水压试验对螺旋焊管机械性能的影响37-51
• 4.1 螺旋焊管机械性能的测量方法及过程37-39
• 4.1.1 螺旋焊管强度的测量方法37-39
• 4.1.2 螺旋焊管韧性的测量原理及方法39
• 4.2 螺旋焊管管体强度变化机理39-41
• 4.2.1 包申格效应及其产生的机理39-41
• 4.2.2 形变强化作用41
• 4.3 制管过程管体应力-应变变化41-44
• 4.4 静水压试验对螺旋焊管强度的影响44-48
• 4.5 静水压试验对螺旋焊管韧性的影响48-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第五章 静水压试验对螺旋焊管残余应力的影响51-65
• 5.1 螺旋焊管残余应力的产生51-56
• 5.2 螺旋焊管残余应力的测量方法56-58
• 5.2.1 机械测量方法56-57
• 5.2.2 物理测量方法57-58
• 5.3 静水压试验对螺旋焊管残余应力的影响58-63
• 5.4 本章小结63-65
• 第6章 总结和展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文73-75
• 附件75

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本文编号：951865