不同参数对在役焊接修复管道径向变形的影响

卢玉秀* 李 强 苏光军 薛红香

（泰安市特种设备检验研究院）

0 前言

随着我国管网体系日益完善，管道在油气输送中发挥着越来越重要的作用。但在长期运行过程中，管道不可避免会发生腐蚀、老化、机械损伤等问题，为了保障管道安全运行、节约修复成本，安装套管或支管等在役焊接修复技术也发挥着越来越重要的作用[1-2]。与常规焊接相比，在役管道焊接修复技术在不停输的情况下完成管道焊接工作，易导致其出现烧穿和氢致开裂[3]等缺陷，而其中烧穿是在役焊接修复过程中首先要解决的问题。

实际上，烧穿是由管道内的介质压力和焊接应力共同作用使管道径向变形量超过一定限度引起的。本文将采用有限元分析软件对在役管道焊接修复过程进行模拟，研究在不同焊接热输入及管道内的介质压力下，管道内壁径向变形的变化规律，从而确定管道在役焊接修复时的可焊压力。

1 在役管道焊接数值模型的建立

1.1 几何模型的建立

在役管道焊接修复过程中，管道是否会发生烧穿失稳主要取决于第一道堆焊层，同时考虑到修复管道受力与结构的轴对称性，建立如图1 a）所示的1/2 管道模型，管道长度为80 mm，管径为610 mm，壁厚为8.7 mm。管道的网格划分情况如图1 b）所示，靠近焊缝区域的模型网格划分比较密，而远离焊接区域的网格划分则比较稀疏，这样既可以保证计算的准确性又能节省计算时间。

图1 管道在役焊接有限元分析模型

1.2 热源模型

结合管道在役焊接修复的情况，有限元分析采用与实际相符性较高的双椭球热源[4]。……