[发明专利]一种管道环焊缝强度匹配的焊接材料选择方法

说明书

本发明公开了一种管道环焊缝强度匹配的焊接材料选择方法，包括收集钢管纵向拉伸强度数据、正态分布统计、根据3σ准则确定钢管最大纵向拉伸强度Rm、确定焊接接头强度匹配系数、计算所需焊材强度等级、选择满足要求的焊接材料并焊接纵向强度为Rm的钢管、采用圆棒试样测试焊接接头拉伸强度Rt、若Rt≥Rm，则根据焊接工艺评定试验结果制定焊接工艺规程；否则，重新选择焊接材料再焊接并测试，直至满足管道环焊缝强度匹配要求。本发明能够确保管道环焊缝实际强度高于管体纵向强度，避免了原有采用标准规定的钢管周向最小拉伸强度来选择焊接材料所导致的环焊缝实际强度低于钢管纵向强度，极大降低了管道环焊缝断裂事故的发生，保障了管道安全运行。

技术领域

本发明属于管道环焊缝焊接技术领域，涉及一种管道环焊缝强度匹配的焊接材料选择方法。

背景技术

随着人们对石油、天然气等清洁能源的需求日益增加，需要大规模建设油气输送管道。众所周知，长输油气输送管道常穿越沙漠、平原、水域、山地等复杂地域和人口密集的城镇，其安全可靠运行对于社会和自然环境具有重要意义，一旦发生失效将导致灾难性事故。

焊接是当今油气长输管道连接的唯一方式，环焊缝接头性能和焊接质量对管道本质安全具有决定性作用。统计表明，国内外长输管道失效事故大部分表现为环焊缝断裂，而环焊缝的强度匹配对管道断裂失效起着至关重要的作用。有文献研究表明,在选材低配焊接材料焊接管道环焊缝时，随着平均应变的增大，变形逐渐向焊缝区集中,且焊缝强度越低造成的应变集中越严重，从而导致管道环焊缝断裂失效。因此，管道环焊缝焊接材料选材一个最重要的考虑就是强度匹配。

目前，国内外进行管道环焊缝焊接工艺评定时，焊接材料是根据标准规定的钢管管体最小周向强度(横向强度)来选择。但是，管道环焊缝连接的两根钢管，在地质灾害或地层移动时，环焊接头所承受的载荷是沿管道的轴线。同时，长输油气管道是通过环焊缝将大量的钢管一根一根连接起来的，而这些钢管来源于不同钢管厂采用不同钢厂的钢板制造而成，其实际强度是波动分散的。如果仍用标准规定钢管管体周向强度来选择焊接材料是根本解决不了环焊缝接头强度匹配的问题，极有可能导致管道环焊缝断裂失效，从而发生灾难性事故。

发明内容

本发明的目的在于针对管道环焊缝焊接材料选择方法的局限性，提供了一种管道环焊缝强度匹配的焊接材料选择方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种管道环焊缝强度匹配的焊接材料选择方法，具体包括如下步骤：

S1，收集钢管纵向拉伸强度数据；

S2，对收集的钢管纵向拉伸强度数据进行正态分布统计，计算钢管纵向拉伸强度的均值μ和标准差σ；

S3，根据正态分布的3σ准则，利用钢管纵向拉伸强度的均值μ和标准差σ计算钢管最大强度Rm；

S4，确定焊接接头强度匹配系数η；

S5，根据焊接接头强度匹配系数η和钢管最大强度Rm计算所需焊材的强度等级Rw；

S6，根据焊材的强度等级Rw筛选满足要求的焊材，并焊接强度为钢管最大强度Rm的钢管；

S7，测试焊接接头的强度Rt；

S8，根据焊接接头的强度Rt和钢管最大强度Rm之间的大小，判断环焊缝接头是否为等强匹配或高强匹配，若是，进行S9，若不是，则返回至S6；

S9，采用选取的焊材制定焊接工艺规程。

优选的，S1中，从不同钢管制造厂收集钢管纵向拉伸强度数据。

优选的，S3中，钢管最大强度Rm＝μ+3σ，其中μ为钢管纵向拉伸强度的均值，σ为钢管纵向拉伸强度的标准差σ。