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油套管特殊螺纹加工常见问题及控制方法

焊管 2024年第4期47卷 59-62,68页

作者：周新义黄德全何立军唐家睿汪强李振兴中国石油宝鸡石油钢管有限责任公司陕西宝鸡721008 中油国家石油天然气管材工程技术研究中心有限公司西安710018 中国石油宝鸡钢管资阳石油钢管有限公司四川资阳641300 中国石油玉门油田分公司甘肃酒泉735019

为提高油套管特殊螺纹的加工质量,分析了加工生产中常见的质量问题,分别对牙型高度、螺纹锥度、椭圆度等尺寸精度,以及螺纹表面粗糙度、黑皮扣、毛刺、颤纹等表面质量问题进行了分析,并提出了解决方法。根据工件的材质和尺寸,合理选择... 详细信息

为提高油套管特殊螺纹的加工质量,分析了加工生产中常见的质量问题,分别对牙型高度、螺纹锥度、椭圆度等尺寸精度,以及螺纹表面粗糙度、黑皮扣、毛刺、颤纹等表面质量问题进行了分析,并提出了解决方法。根据工件的材质和尺寸,合理选择吃刀量、转速、进给速度等加工参数和工艺,同时设计合理的刀具、夹具以及装夹方式等,提高了加工过程中工件和刀具的稳定性,有效提高了油套管特殊螺纹接头的加工质量。

关键词：油套管特殊螺纹加工质量控制

基于XFEM的X80管线钢焊接接头三维裂纹萌生扩展仿真分析

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焊管 2024年第1期47卷 20-26页

作者：张锦刚晁利宁李远征周新义唐家睿陈浩明韦奉中油国家石油天然气管材工程技术研究中心有限公司西安710018 中国石油宝鸡石油钢管有限责任公司陕西宝鸡721008

利用有限元软件ABAQUS,以X80管线钢不同坡口形式的焊接接头为研究对象,基于扩展有限元方法(XFEM),对X形和V形两种不同形式坡口的焊接接头在拉伸载荷下的裂纹扩展形态进行数值模拟分析。结果表明,裂纹尖端首先出现了应力集中,应力分布趋... 详细信息

利用有限元软件ABAQUS,以X80管线钢不同坡口形式的焊接接头为研究对象,基于扩展有限元方法(XFEM),对X形和V形两种不同形式坡口的焊接接头在拉伸载荷下的裂纹扩展形态进行数值模拟分析。结果表明,裂纹尖端首先出现了应力集中,应力分布趋势与理论计算的塑性区形状大致相同。利用XFEM方法模拟裂纹尖端自由扩展,X形坡口和V形坡口的焊接接头裂纹首先出现在焊缝并靠近熔合线处,且二者的扩展路径一致,在相同条件下,X形坡口的焊接接头焊缝处最先出现裂纹,V形坡口的焊接接头焊缝处裂纹出现的时间较X形坡口出现裂纹的时间晚。

关键词： X80管线钢焊接接头裂纹扩展 XFEM 应力集中

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上扣扭矩对特殊螺纹接头能量耗散的影响

焊管 2024年第7期47卷 26-31页

作者：唐家睿于洋苑清英张锦刚余晗曹银萍李远征晁利宁中油国家石油天然气管材工程技术研究中心有限公司西安710018 中国石油宝鸡石油钢管有限责任公司陕西宝鸡721008 西安石油大学西安710065

针对高温高压井动态载荷导致特殊螺纹接头密封性能降低的问题,基于微动接触理论,分析了密封面临界滑移状态,研究了不同上扣扭矩下特殊螺纹接头能量耗散及能量比率。结果表明:随着上扣扭矩的增大,特殊螺纹接头应力及接触压力增大,密封面... 详细信息

针对高温高压井动态载荷导致特殊螺纹接头密封性能降低的问题,基于微动接触理论,分析了密封面临界滑移状态,研究了不同上扣扭矩下特殊螺纹接头能量耗散及能量比率。结果表明:随着上扣扭矩的增大,特殊螺纹接头应力及接触压力增大,密封面黏着区逐渐扩大;特殊螺纹接头在不发生强度破坏前提下,适当增加上扣扭矩,可减小动态载荷引起的密封面能量耗散,降低滑移引起的磨损,有利于提高接头的密封性能;三种上扣扭矩及50~90 MPa内压下,该类接头密封指数均大于对应内压下的临界密封指数,满足接头的密封要求。通过研究,明确了上扣扭矩与能量耗散及能量比率的关系,可为动态载荷下特殊螺纹接头密封性能研究提供参考。

关键词：特殊螺纹接头上扣扭矩能量耗散能量比率

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温州七都大桥北汊桥主桥主梁精确匹配研究

世界桥梁 2023年第S1期51卷 104-109页

作者：姜志刚唐家睿桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034 中铁大桥科学研究院有限公司湖北武汉430034

温州七都大桥北汊桥主桥为主跨360 m双塔中央索面钢-混组合梁斜拉桥,主梁为钢-混组合梁,主梁宽37.62 m。该桥主梁采用浮吊及桥面吊机进行双悬臂架设,由于主梁宽度较大、横断面刚度较小,在桥面吊机吊装梁段过程中,已安装梁段及吊装梁段... 详细信息

温州七都大桥北汊桥主桥为主跨360 m双塔中央索面钢-混组合梁斜拉桥,主梁为钢-混组合梁,主梁宽37.62 m。该桥主梁采用浮吊及桥面吊机进行双悬臂架设,由于主梁宽度较大、横断面刚度较小,在桥面吊机吊装梁段过程中,已安装梁段及吊装梁段均产生较大的竖向变形,且在二者匹配过程中产生错台,无法精确匹配。为解决该桥主梁施工中由于桥面吊机吊装梁段产生较大局部变形的问题,实现梁段精确匹配安装,采用有限元软件Abaqus建立节段模型,分析桥面吊机横向间距对已安装与吊装梁段变形、吊装梁段横向抗倾覆稳定性与相对错台量的影响,并进行钢箱梁焊接顺序优化分析。结果表明:在主梁及桥面吊机确定的情况下,桥面吊机横向间距越大,已安装梁段的外缘变形量、吊装梁段主梁中心线处的变形量、吊装梁段的抗倾覆力矩、吊装梁段与已安装梁段的错台量均越大,综合考虑选择桥面吊机横向间距为13.3 m;采用先焊接边腹板、再对桥面吊机进行部分松钩的方法后,理论相对错台量均小于1 mm,满足精确匹配要求。最终梁段最大实测相对错台量仅为0.3 mm,实现了梁段的精确匹配。

关键词：斜拉桥钢-混组合梁双悬臂架设桥面吊机横向间距焊接顺序精确匹配有限元法

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消除大型结构件焊接畸变的焊后热处理工艺

金属热处理 2022年第2期47卷 236-242页

作者：张锦刚晁利宁汪强杨晓龙周新义唐家睿中油国家石油天然气管材工程技术研究中心有限公司陕西西安710000

利用有限元通用分析软件,模拟了大型焊接结构件焊后热处理前后构件的畸变分布。结果表明,焊态下结构件的最大畸变主要集中在中分面法兰处。通过模拟构件的总体畸变和结构法兰处的畸变分布,分析得出经过650℃保温6 h焊后热处理后,构件的... 详细信息

利用有限元通用分析软件,模拟了大型焊接结构件焊后热处理前后构件的畸变分布。结果表明,焊态下结构件的最大畸变主要集中在中分面法兰处。通过模拟构件的总体畸变和结构法兰处的畸变分布,分析得出经过650℃保温6 h焊后热处理后,构件的总体畸变较小,且结构法兰处的畸变分布和焊后畸变分布呈较好的镜像对称性,可以有效改善焊后畸变,并有利于构件的尺寸稳定性。

关键词：大型焊接结构件有限元模拟焊接畸变热处理工艺残余应力

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波形钢腹板连续组合箱梁内力重分布研究

波形钢腹板连续组合箱梁内力重分布研究

作者：唐家睿北京交通大学

学位级别：硕士

本文依托三跨波形钢腹板组合模型梁,对其弹性状态下及极限承载状态下的受力特点进行了测试分析。利用有限元方法,考虑混凝土强度、钢筋强度、普通钢筋配筋率、预应力筋配筋率、剪切刚度、腹板厚度等因素,计算和分析了波形钢腹板组合箱... 详细信息

本文依托三跨波形钢腹板组合模型梁,对其弹性状态下及极限承载状态下的受力特点进行了测试分析。利用有限元方法,考虑混凝土强度、钢筋强度、普通钢筋配筋率、预应力筋配筋率、剪切刚度、腹板厚度等因素,计算和分析了波形钢腹板组合箱梁的内力重分布过程,分析了各因素对弯矩调幅系数的影响规律。主要工作及结论如下:(1)弹性阶段的对称加载试验及偏心加载试验表明:忽略腹板正应力的情况下,混凝土顶底板的应变值基本符合拟平截面假定,腹板剪应力基本呈现均匀分布,可以认为波形钢腹板-混凝土组合箱梁由顶底板承受拉压轴力而腹板仅承受剪力。在偏心加载中,加载侧位移值要大于对侧,但是混凝土顶板应变值由于翘曲应力的影响呈现相反规律。(2)在极限加载试验过程中,随着荷载的增长,中间跨跨中率先开裂,中支座截面随后开裂。随着配筋率的提高,开裂荷载基本不变,钢筋屈服荷载有所提高,截面的延性及塑性转动能力得到增强,极限承载能力有所增强,内力重分布发展程度更加充分。在裂缝统计过程中发现,裂缝发展程度与截面配筋率密切相关,配筋率的提高抑制了裂缝宽度的发展,改善了梁体结构的抗裂性。(3)有限元数值模拟结果表明,随着混凝土强度的提高,承载能力有所提高,弯矩调幅系数有所降低;提高钢筋强度对梁体承载能力的提高有所贡献,弯矩调幅程度也有提高;梁体顶底板配筋率的提高均可提高承载能力及弯矩调幅系数,但是顶板配筋率的影响更为明显;剪切滑移刚度对结构的承载能力有着较大影响,但是对内力重分布过程没有影响;腹板厚度较大时,对结构的承载能力与内力重分布过程均无影响。预应力束的增加可大大提高梁体的承载能力,但是其弯矩调幅系数则表现为先提高后降低的过程。

关键词：波形钢腹板连续组合箱梁模型试验内力重分布弯矩调幅系数

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基于应变设计管线的环焊缝断裂韧性研究

基于应变设计管线的环焊缝断裂韧性研究

作者：唐家睿西安石油大学

学位级别：硕士

基于应变设计要求管线在大的纵向塑性变形情况下仍能保持服役完整性。在整个管线中,环焊缝是组织结构和性能最薄弱的位置,在管线承受塑性变形时容易首先失效。所以,往往用环焊缝的拉伸应变容量代表管线的拉伸应变容量。通过评定环焊缝... 详细信息

基于应变设计要求管线在大的纵向塑性变形情况下仍能保持服役完整性。在整个管线中,环焊缝是组织结构和性能最薄弱的位置,在管线承受塑性变形时容易首先失效。所以,往往用环焊缝的拉伸应变容量代表管线的拉伸应变容量。通过评定环焊缝的延性断裂行为可以量化管线的拉伸应变容量,确保管道安全运行。本文以基于应变设计X70管线环焊缝为研究对象,通过使用有限元技术对单边缺口拉伸(SENT)试样和单边缺口弯曲(SENB)试样的应力应变状态进行了模拟分析,并分别采用多试样法和单试样卸载柔度法,通过SENT实验对基于应变设计管线环焊缝的断裂韧性进行了研究。有限元分析结果表明与SENT试样相比,SENBi式样裂纹尖端的约束度较高SENT试样的裂纹尖端约束随着裂纹深度比的增加而变大;裂纹深度比对SENT试样塑性区及裂纹尖端约束的影响随着裂纹深度比的减小,尤其是在ao/W=0.2～0.35的范围内,不断下降。相对于宽厚比B/W=0.5的试样,B=W的试样裂纹前沿较直。试验结果表明,在试样两侧加入边槽,可以使得裂纹扩展前沿变得比较平坦,从而有利于对试样裂纹扩展量的精确测量。对于单边缺口拉伸试验中的热影响区试样,通过断后试样截面进行裂尖有效性验证非常重要。多试样法单边缺口拉伸试验可测得基于应变设计X70管线环焊缝的断裂韧性阻力曲线为δ=1.39578(△a)0.78335(焊缝金属);δ=1.55338(△a)0.82175(热影响区);单试样卸载柔度法单边缺口拉伸试验可测得基于应变设计X70管线环焊缝的断裂韧性阻力曲线为δ=1.3485(△a)0.64334(焊缝金属);δ=1.60042(△a)0.70999(热影响区)。多试样法试验试验过程及数据处理相对简单,但所获得断裂韧性阻力曲线上的点较少,且存在材料不一致所产生的试验偏差。单试样卸载柔度法的试验过程及数据处理过程相对复杂,但所需试验材料少且没有材料不均匀带来的影响,得到的断裂韧性阻力曲线更为精确。

关键词：基于应变设计环焊缝断裂韧性单边缺口拉伸试验有限元分析