城市燃氣管道焊接殘余應(yīng)力檢測技術(shù)

1 概述

城市燃氣鋼質(zhì)管道焊接接頭多，焊接過程會在焊接接頭及熱影響區(qū)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，加之城市燃氣管網(wǎng)所處環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致焊接接頭成為燃氣管網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)。因此焊接殘余應(yīng)力的分析及檢測對于燃氣管網(wǎng)安全運行及指導(dǎo)現(xiàn)場焊接施工十分必要。

2 燃氣鋼質(zhì)管道管材特點及焊接工藝

以北京市為例，目前北京燃氣已建成鋼質(zhì)燃氣管道近2×10

km，其中，中低壓管道逾1.8×10

km，中低壓管道材質(zhì)主要為Q235B和20

鋼，管徑小，多位于城區(qū)人口密集區(qū)。次高壓及以上管道近2 000 km，材質(zhì)主要為L245M、L290M、L360M、L485M。根據(jù)GB/T 8163—2018《輸送流體用無縫鋼管》、GB/T 9711—2017《石油天然氣工業(yè) 管線輸送系統(tǒng)用鋼管》，基于城市燃氣管材特點，對于中低壓管道及L245M、L290M、L360M等低鋼級管材，主要采用氬弧焊焊接工藝；對于L485M這類高鋼級管材，采用半自動或全自動焊焊接工藝。

3 焊接殘余應(yīng)力對城市燃氣管道的影響

城市燃氣管道管徑小、彎管較多，以中低強度鋼為主，焊接殘余應(yīng)力疊加外部載荷、土壤約束力等易在焊縫位置形成應(yīng)力集中，在土壤或外部載荷的長期擾動下產(chǎn)生開裂，這種焊縫開裂的發(fā)生通常需要較長的時間，且大部分發(fā)生在埋深較淺或下方有地鐵經(jīng)過的管道上，主要發(fā)生在冬季。

帶氣作業(yè)搶修受施工期、施工條件等限制，特別是冬季施工，焊縫因熱脹冷縮產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力較大，且冬季溫度較低，一旦達到管材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，疊加地質(zhì)沉降等外部載荷，易造成焊縫脆性開裂，焊縫開裂是燃氣管道面臨的重大風(fēng)險因素之一。此外，城市燃氣管道外部腐蝕環(huán)境復(fù)雜，腐蝕環(huán)境與焊接殘余應(yīng)力共同作用會降低焊縫的抗腐蝕能力，易在焊縫處或熱影響區(qū)發(fā)生腐蝕失效。

4 焊接殘余應(yīng)力檢測技術(shù)比較

現(xiàn)有的焊接殘余應(yīng)力檢測方法，按照其對被測構(gòu)件的損傷程度分為有損檢測法和無損檢測法。無損檢測法采用物理方法，檢測過程不對構(gòu)件產(chǎn)生損傷。有損檢測法是采用機械加工的手段，對被測構(gòu)件進行部分解剖或完全剝離使被測構(gòu)件上的殘余應(yīng)力部分釋放或完全釋放，利用電阻應(yīng)變計測出殘余應(yīng)力。盲孔法、壓痕法為有損檢測法，X射線法

、磁性法

、超聲波檢測法為無損檢測法，但需要對被測構(gòu)件表面進行打磨。

① 盲孔法

一般是民營資本通過租賃、出讓、置換等方式將有一定規(guī)模、比較成片的閑置農(nóng)宅轉(zhuǎn)換成旅游企業(yè)的經(jīng)營資產(chǎn)，旅游企業(yè)擁有閑置宅的使用權(quán)和經(jīng)營權(quán)。

③ X射線法

超聲波法是基于聲彈性效應(yīng)，通過測定聲波的傳播速度，反映內(nèi)部和表面殘余應(yīng)力。檢測速度快、成本較低，便攜式易操作。對環(huán)境要求苛刻，需要打磨被測構(gòu)件表面，測試精度較低。檢測可參考現(xiàn)行國家標準GB/T 32073—2015《無損檢測 殘余應(yīng)力超聲臨界折射縱波檢測方法》。

① 長輸管道應(yīng)用

壓痕法通過疊加附加應(yīng)力場，根據(jù)疊加附加應(yīng)力場引起的應(yīng)變疊加增量計算原始殘余應(yīng)力。操作簡單，適用范圍廣，對構(gòu)件表面損傷較小，不僅能測殘余應(yīng)力，也可測試拉伸強度、屈服強度，但是需要對測試結(jié)果進行修正。檢測可參考現(xiàn)行國家標準GB/T 24179—2009《金屬材料 殘余應(yīng)力測定 壓痕應(yīng)變法》。

盲孔法是在構(gòu)件的表面鉆孔，造成周圍材料的彈性應(yīng)變釋放，通過應(yīng)變片將應(yīng)力釋放量測出，并通過計算得出該部位的殘余應(yīng)力大小和方向。成本較低，操作簡單，設(shè)備便于攜帶，測量精度較高。盲孔法僅能測量表面殘余應(yīng)力，無法測量材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力。對被測構(gòu)件產(chǎn)生微損傷。檢測可參考現(xiàn)行國家標準GB/T 31310—2014《金屬材料 殘余應(yīng)力測定 鉆孔應(yīng)變法》。

（3）實驗只能從宏觀的層面呈現(xiàn)酸雨對植物的影響，而且與本地酸雨的情況沒有太大的聯(lián)系。大部分學(xué)生缺乏對酸雨的直觀認識和感受，認為桂林山清水秀，無大型廠礦，不會降酸雨。他們沒興趣，且認為沒必要完成相關(guān)實踐與探究活動。

X射線法

是通過測量衍射角變化量，計算得到晶格間距變化量，再根據(jù)胡克定律和彈性力學(xué)原理計算殘余應(yīng)力。測量過程方便快捷，對于碳鋼等成分簡單材料測量精度較高。僅能測量表面殘余應(yīng)力且受測試表面狀態(tài)影響大，應(yīng)力檢測設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜，有一定的輻射。檢測可參考現(xiàn)行國家標準GB/T 7704—2017《無損檢測 X射線應(yīng)力測定方法》。

④ 磁性法

磁性法

是基于鐵磁性材料的磁致伸縮效應(yīng)，通過傳感器掃查被檢測件表面磁場來獲得磁場分量的變化，計算得到應(yīng)力。測量速度快，儀器輕便，適用于現(xiàn)場檢測，可測量構(gòu)件近表面殘余應(yīng)力。僅能測量鐵磁性材料，探頭與被測表面要很好接觸，表面凸凹不平對測量結(jié)果有很大影響。達到磁飽和后，會產(chǎn)生剩磁。檢測可參考現(xiàn)行國家標準GB/T 26641—2011《無損檢測 磁記憶檢測 總則》。

美方語料在構(gòu)建IDC元素時，大量應(yīng)用指示“特朗普”的名詞詞組及輔助詞項“特朗普政府”“USTR”，突出特朗普及本屆政府推行的政策與往屆政府不同，宣稱其更符合美國人民利益，試圖增強特朗普的聲望，贏得選民支持。因而，“美國人民”“我們”都成為IDC的重要元素，努力構(gòu)建特朗普親民的形象，通過人民的支持獲得其政策的合法性。復(fù)數(shù)名詞“農(nóng)民們”“工人們”“消費者們”通過轉(zhuǎn)喻機制指代美國人民，但將其具體化的話語優(yōu)勢在于引導(dǎo)民眾相信總統(tǒng)在給予人民真切的人文關(guān)懷。

2.1 兩組患者臨床療效比較 觀察組總有效率高于對照組[92.31%(60/65)比75.41%(46/61)](χ2 =7.234，P=0.026)，觀察組臨床療效優(yōu)于對照組(Z=-2.239,P=0.026)，見表1。

⑤ 超聲波法

② 壓痕法

5 檢測技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用情況

由表4可知，針對R10胎體配方，最高的焊接強度是T304焊料，均值是156 MPa，所以最適用于R10胎體配方的焊接材料是T304焊料。

生活于現(xiàn)代性的社會中，人不僅在尋求一份個體的認同感，也在追尋一份群體的歸屬感。但在現(xiàn)代性社會變遷圖景中，伴隨工業(yè)化、現(xiàn)代化、都市化和網(wǎng)絡(luò)化的進程，集體意識消弱、群體紐帶斷裂、群體關(guān)系疏離、群體交流淡化等問題的出現(xiàn)導(dǎo)致群體歸屬感失落。而跑步運動不僅是個人的獨處和自省，也是群體的共融和互動。正如馬拉松運動，便是群體狂歡儀式的演繹，消解了群體性孤獨，在全民表演、平等對話、顛覆生活的擬態(tài)空間中，生成了共享場景和體驗的群體記憶，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了價值觀念和信仰的統(tǒng)一，從而建構(gòu)了群體認同。

中石油采用X射線法、盲孔法、壓痕法、磁性法對外直徑為1 219 mm的X80新建天然氣管道進行包括焊接殘余應(yīng)力、組對應(yīng)力、土壤約束應(yīng)力在內(nèi)的綜合應(yīng)力測試

，結(jié)果表明焊縫中心存在較大的拉應(yīng)力，約為400 MPa。綜合對比分析可知，X射線法受測量位置、表面質(zhì)量及現(xiàn)場環(huán)境等影響較大，現(xiàn)場測試誤差較大，磁性法、壓痕法可操作性較好，適用于現(xiàn)場檢測。此外，也采用盲孔法

、壓痕法對X80鋼管在無內(nèi)壓、無組對應(yīng)力、無土壤約束應(yīng)力、僅存在焊接殘余應(yīng)力條件下進行實驗室測量，實驗結(jié)果表明焊縫中心殘余應(yīng)力較高，平均值約為200 MPa。盲孔法、壓痕法準確度較高，壓痕法對管道損傷較小，適用于在役管道殘余應(yīng)力測試，但需經(jīng)過分析比對，對測量結(jié)果進行修正。路浩等人

采用西安石油大學(xué)自主研制的超聲波法焊接殘余應(yīng)力測量系統(tǒng)，對高鋼級大口徑管材進行了實驗室測量，結(jié)果表明焊縫中心焊接殘余應(yīng)力最大，約450 MPa，并指出聲彈性的非線性原理的進一步發(fā)展是完成工程結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力精確測量的基礎(chǔ)。

② 城市燃氣管道應(yīng)用

宋耀民等人

應(yīng)用X射線法對北京市天然氣埋地管道中典型Q235B、X65管材，埋地前后在相同位置進行焊接殘余應(yīng)力跟蹤檢測，得出了測試管段在實際腐蝕環(huán)境中焊接殘余應(yīng)力變化規(guī)律。兩種管材均為螺旋縫焊管，敷設(shè)過程為環(huán)向?qū)雍附?。研究結(jié)果表明，環(huán)焊縫與螺旋焊縫相交處的應(yīng)力狀況最為復(fù)雜，焊接殘余應(yīng)力最大。2種管材埋地前后焊接殘余應(yīng)力對比見表1。由表1可知，埋地1 a后，X65和Q235B管材的最大焊接殘余應(yīng)力較埋地前分別下降了46%和37%，相比較而言，Q235B管材最大焊接殘余應(yīng)力降幅較低。

6 在城市燃氣管道應(yīng)用的建議

結(jié)合長輸管道焊接殘余應(yīng)力檢測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及對比結(jié)果，壓痕法和磁性法較適用于現(xiàn)場檢測，X射線法、盲孔法、超聲波法適用于實驗室檢測。與長輸管道相比，城市燃氣管道管徑小、管壁薄，受施工工期限制，對于現(xiàn)場檢測，壓痕法對管道產(chǎn)生輕微損傷，且需要先進行實驗標定，還需對測試結(jié)果進行修正，綜合來看磁性法較為適合，但磁性法會產(chǎn)生剩磁，在檢測過程中應(yīng)及時消除剩磁。

對城市燃氣管道焊接殘余應(yīng)力檢測技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合施工工期、施工條件、作業(yè)場景、管道材質(zhì)、焊接工藝等進行綜合考慮，開展檢測技術(shù)的現(xiàn)場和實驗室應(yīng)用研究。對于現(xiàn)場焊縫檢測應(yīng)考慮土壤約束應(yīng)力、組對應(yīng)力及焊接殘余應(yīng)力的綜合應(yīng)力，現(xiàn)場測試后，如有條件將焊縫切割，在實驗室針對焊接殘余應(yīng)力進行測量，經(jīng)分析比對，明確各類管材、不同焊接工藝條件下的焊接殘余應(yīng)力及分布規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，有針對性地考慮優(yōu)化焊接工藝和焊接條件，適當采用減小或消除殘余應(yīng)力的方法對焊縫和熱影響區(qū)進行處理。

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