开题报告热处理对283连续管焊接接头弯曲性能的影响.doc

本科毕业设计（论文）开题报告题 目：热处理对2连续管焊接接头弯 曲性能的影响 学生姓名： 冯新卫 院 （系）： 材料成型及控制工程 专业班级： 材料1004 指导教师： 刘彦明 完成时间： 2014年 4 月 1 日 1. 课题的意义连续油管(Coiled Tubing，简称CT)又被称作挠性油管，盘管或蛇形管，是相对于用螺纹连接下井的常规油管而言的，其总长度可达到几百米或几千米的油管1 。连续油管作业设备具有带压作业、连续起下的特点，设备体积小，作业周期快，成本低2 。随着越来越广泛的应用，普通型号的连续油管已无法达到用户的使用要求，人们的视线开始转向性能更加优异的连续油管。为了得到使连续管力学性能达到要求的最适合热处理温度，本课题针对目前较为先进的CT90级管径为23/8的管线钢进行热处理和力学性能实验。通过比较不同热处理温度下的焊接接头弯曲强度，得出最合适的热处理温度，优化了热处理工艺，为后续CT90级连续管的研究提供帮助。2. 国内外研究现状 当前国内外对焊接接头弯曲试验方法与结果评定，都有相应标准，其弯曲试验原理是一致的，但对试样和试验条件要求不统一，对试验结果评定有差异。 我国标准与国外标准基本一致，但在若干细则上有差异，表现在: 1) CB *3351规定缺陷大于3mm不合格，国内外船规一般也都规定为3mm，唯美国ABS船规为3.2mm，这主要是英制1/8寸换算成公制后为3.2mm的缘故。 2) 关于缺陷条数较多，但都属单个长度不超过3mm的情况。如根据上二条规定应判合格，显然不合理。设想受拉面上出现许多条缺陷。比如都是2.9mrn，也能认为弯曲试验台格吗?从质量检验角度上看，肯定是不令人满意的。CB*33513 在参照几个标准的基础上对裂纹参数和裂纹长度作了限制，有关标准对比见表1。 表1 计数缺陷的标准项目CB *3351ANSI/AWS六机部条例JIS计数缺陷的几何尺寸mm大于0.5到小于等于3大于0.8到小于等于3.23以下3以下计数缺陷的个数不超过10个不超过10个技术缺陷的累计长度mm不超过7不超过9.6不超过7不超过7 3) 由于弯曲试样弯角处受力状态复杂，应力集中，容易产生裂纹，因而不少标准对角裂的评定较受拉面上其他部位发生的缺陷评定松一些。GB1614-83规定试样的四棱开裂不计。挪威DNV船规（82）规定弯曲初期出现在试样边角处的裂纹不计在内。CB *3351则根据AWSD1.1-85将角裂分为两类，即由焊接缺陷引起的和非焊接缺陷引起的。由焊接缺陷引起的角裂取3mm,而非埠接缺陷引起的角裂小于等于8mm不计，大于8mm应重新制样补做试验4-5 。 4) 国内外评定标准规定，检查缺陷的部位应为试样受拉面，这一点对金属弯曲试验而言是毫无疑义的，因为弯曲外表面为金属材料整体。但对焊接接头而言，有母材，热影响区，熔合线和焊缝等部分，这就存在发生上述4部分的缺陷是否必须评定的问题。国内外大部分标准在这点上不明确6- 8。JISZ3801-799 指出热影响区不考虑;但当其裂纹非常大，影响焊缝金属部分裂纹发生时，应重试。CB *3351则明确规定试样受拉面母材上出现时缺陷不计，热影响区、熔合线和焊缝出现缺陷是要考虑的。我们认为母材上的缺陷是船用钢本身的质量问题，而不是由于焊接原因造成的，且弯曲试样受拉面变形部分主要集中在焊缝附近，母材部分变形不大，因而不计受拉面母材上的缺陷是理所当然的。 5) 角裂长度的计算。不仅包括角裂开口部分，而且包括延伸到受拉面上的裂纹部分。CB1035指出，角裂如向受拉面延伸，则角裂长度按裂纹从棱边向受拉面延伸的长度计算。CB *3351规定角裂在受拉面上的缺陷长度应从棱边开始计算。JISZ3801标准解说中谈到，从弯曲侧面延伸到表面的裂纹，应测外表面部分长度作为裂纹长度。这3项标准对角裂长度的计算是一致的10。 6) 国内外标准对锅炉压力容器11 ，无论陆用还是船用，其焊接接头弯曲试验均较其他产品焊接接头弯曲试验要求严格。英国LR船规、GB1614、CB *3351等标准都规定试样弯曲以后应按缺陷沿横向测量不超过1.5mm，沿纵向测量不超过3mm的要求进行。3. 研究内容为了得到使连续管力学性能达到要求的最适合热处理温度，在连续管焊接接头完成后，通过对焊接接头进行不同温度下的热处理，比较不同温度下热处理后接头的力学性能的优异，得到最佳热处理温度。4. 方案一 试样的制备 取样时从试件的焊接接头上纵向截取试样，只能采用机械加工的方法取样。每个试件都应做标记以便识别其在产品或接头中的准确位置。试样尺寸为：长度Lt=120mm，厚度ts=5.08mm，宽度b=15mm12 。 准备一根焊好的管材（长度大于200mm），用机械加工的方法截取一段长度为120mm，保证焊缝位于正中心。用同样的方法再截取2根相同规格的管材。 将截好的管材加工成所需尺寸的试样，共加工成18块试样，并标记位置。二 热处理 将加工好的试样分三组，每组6根，分别进行热处理。第一组热处理温度为400，第二组热处理温度为600，第三组热处理温度为800。热处理完成后对每组试样依次编号，第一组用阿拉伯数字，第二组用希腊字母，第三组用英文字母。三 弯曲试验 将热处理完成后的试样拿到实验室进行弯曲试验。第一组400热处理的试样分2小组，编号为1、2、3的试样进行横向正弯，编号为4、5、6的试样进行横向背弯。第二组600热处理的试样分2小组，编号为I、II、III的试样进行横向正弯，编号为IV、V、VI的试样进行横向背弯。第三组800热处理的试样分2小组，编号为A、B、C的试样进行横向正弯，编号为D、E、F的试样进行横向背弯，并记录数据。试验完成后将每组正弯和背弯实验的数据分别求平均值，并记录。四 总结 将得到的数据进行分析讨论，写实验报告。 5. 阶段进度计划第一阶段（1-2周）：查阅国内外有关连续管热处理和力学性能实验的资料。第二阶段（3-4周）：整合资料，翻译外文文献，完成文献综述。第三阶段（5-14周）：写开题报告，并完成实验前的准备工作，进行试验，分析讨论，各项工作交替进行。第四阶段（15-16周）：撰写论文，准备答辩。参考文献1 陈会年，张国龙，胡清富.连续油管钻井技术的发展及应用J.石油钻探技术，2000，28(2)：19-21.2 陈树杰，赵薇，刘依强，刘业成.国外连续油管技术最新研究进展J. 2010， 26(11)：44-46.3 Newman K R，Brown P A，Wolhart S，et alAnalysis of Coiled Tubing Welding TechniquesR.SPE36346，Feb，1996，1-6.4 王环坷.浅谈连续油管技术的应用J.中国井矿盐，2010，41(2)：17-19.5 GB 150.1-2011,压力容器S 北京：中国标准出版社,2011,42-50 6 崔忠折.金属学与热处理M，北京：机械工业出版社，1997.179-181.7 马鹏飞，李美兰.热处理技术M，北京：化学工业出版社，2008，97-98.8 王传雅.钢的亚温淬火J.金属热处理，1980 .(2)：1-15.9 王传雅.全国第二届热处理年会论文J.1979.10 张玉庭.热处理技师手册M，北京：机械工业出版社，2005.11 GB 150.1-2011,压力容器S 北京：中国标准出版社,2011,42-50 12 GBT2653-2008，焊接接头弯曲试验方法S 北京：中国标准出版社，2008，62-66指导教师意见：指导教师签名：年 月 日系（教研室）意见：主任签字：年 月 日