上海煤气第一管线工程有限公司 顾军

0 前言

城市的发展加快了钢制燃气旧管道和新管道相互连接的需求。旧管道在路面拘束状态下与新管道连接时，因受压变形，镶焊过程存在了不同程度的初始应力。初始应力主要来源于两个方面：

(1)为连接两个成不同角度铺设的管道，经常要对管口和镶焊管段进行预变形，预变形给管口引入了初应力；

(2)旧管道因为长期受到地面沉降、路面载荷等影响会有不同程度的失圆现象，实践表明，大口径(DN≥500 mm)钢制燃气管道在路面拘束状态下失圆较大，焊接前需要对不同椭圆度的管口进行矫正，矫正过程会在管口引入初应力。

因此，需要考虑初始应力和拘束状态对焊缝及其热影响区的应力应变状态的影响，确保管道接头质量。

1 模拟试验方法及工艺参数

1.1 试验方法

试验主要目的是研究初始应力对接头焊接残余应力的影响。试验采用两种焊接方案：第一种是自由态焊接，焊完之后进行自由态下SS400/SS400、X60/ X60同种材料焊接接头的热弹塑性有限元分析，确定材料对焊接接头应力应变的影响。第二种为一端采用千斤顶顶出预变形，而在另一端支撑固定，如图1所示(千斤顶作用在距离焊缝中心200 mm的位置，而支撑十字结构置于另一端筒体的尾端)，焊接结束后，测量顶端力及焊缝附近的残余应力；卸载后，在相同区域内在进行一次残余应力测试，最后对SS400和X60对接接头在焊接过程的热弹塑性有限元进行分析，确定初应力(椭圆度)与焊接接头的残余应力应变之间的关系。……