Научный и глубинный анализ метода формирования JCOE для продольной погруженной дуги сварки (ЛСАВ) Трубы

Абстрактный

JCOE (J-интен, C-ing, Оно, Расширение) Метод формирования является преобладающей техникой производства для продольной погруженной дуги. (ЛСАВ) трубы, широко используется при перевозке нефти и газа, структурные приложения, и трубопроводы высокого давления. В этом документе представлен всеобъемлющий научный анализ процесса JCOE, Сравнение его с альтернативными методами формирования, такими как ooe (U-ing, Оно, Расширение) и изгиб с тремя решами. Исследование углубляется в критические параметры, в том числе механические свойства, точность размеров, Остаточное распределение напряжений, и микроструктурная эволюция. Эмпирические данные из промышленных приложений и моделирования конечных элементов включены для проверки превосходства метода JCOE с точки зрения экономической эффективности, гибкость, и выступление в условиях высокого стресса. Результаты показывают, что в то время как UOE предлагает лучшую циркулярность, JCOE превосходит в производстве труб с более толстым стеном с превосходной целостностью сварки, Сделать его незаменимым для проектов высококачественных трубопроводов.

1. Введение

Трубы LSAW необходимы для транспортировки углеводородов в экстремальных условиях, требует строгих механических и металлургических свойств. Процесс формирования JCOE стал ведущей техникой производства из-за его адаптивности при обработке высокой прочности, толстостенные трубы (обычно 6–40 мм толщиной и диаметром 16–60 дюймов в диаметре). В отличие от метода UOE, который опирается на одновременное формирование в U-Прессе, за которым следует O-ing и расширение, JCOE использует прогрессивную, поэтапный подход деформации, уменьшение пружины и остаточных напряжений. Эта статья систематически оценивает процесс JCOE, анализируя ключевые параметры, такие как формирование силы, распределение деформации, Качество сварного шва, и постформирующие механические свойства. Проводится сравнительная оценка с методами изгиба UOE и трехкл..

2. Процесс формирования JCOE: Механизм и ключевые параметры

2.1 Обзор процесса

Метод JCOE включает в себя последовательные этапы формирования:

1. J-интен: Края тарелки предварительно заполняются в “Дж” форма с использованием гидравлической прессы.
2. C-ing: Центральная секция прижимается в “С” профиль.
3. Оно: Открытый “С” форма закрыта в “О” посредством инкрементного сжатия.
4. Расширение: Механический или гидравлический экспердер обеспечивает размерную однородность.

2.2 Параметры критического процесса

Следующие параметры значительно влияют на качество трубы:

Анализ конечных элементов (ВЭД) показывает, что распределение деформации в JCOE более равномерно по сравнению с UOE, Смягчение локализованного истончения. Однако, Пошаговая природа JCOE представляет незначительную овальность, требует точного контроля расширения.

3. Сравнительный анализ: JCOE VS. Uoe vs. Изгиб с тремя роллами

3.1 Механические свойства

Сравнительное исследование труб API 5L x70, изготовленные через JCOE, Жениться, и изгиб с тремя роллами был проведен. Ключевые выводы включают в себя:

JCOE демонстрирует превосходную силу и выносливость из-за контролируемого упрочнения работы и пониженной зоны, затронутой теплом (ЗТВ) деградация.

3.2 Точность размеров и остаточный стресс

UOE обеспечивает лучшую круговую себя (≤0,5% отклонение), Принимая во внимание, что трубы JCOE демонстрируют 0,8–1,2% овальности перед расширением. Однако, после эксплуатации, JCOE достигает сопоставимой округлости (≤0,6%). Измерения остаточного напряжения с помощью рентгеновской дифракции указывают:

• JCOE: 200–250 МПа (сжатие в шва)
• Жениться: 300–350 МПа (Растяжение во фланцевых регионах)
• Изгиб с тремя роллами: 400+ МПа (неравномерное распределение)

Более низкое остаточное напряжение в трубах JCOE повышает устойчивость к усталости, критическое для глубоководных трубопроводов.

4. Анализ микроструктурного и целостности сварки

4.1 Эволюция зерна

Покварная деформация JCOE уточняет размер зерна феррита (ASTM 10–12) по сравнению с UOE (ASTM 8–10). Дифракция электронного обратного рассеяния (EBSD) подтверждает сильнее [111] Текстура в трубах JCOE, Улучшение сопротивления переломам.

4.2 Производительность сварного шва

Погруженная дуговая сварка (ПИЛА) В трубах JCOE демонстрируется:

• Пористость: <1% (против. 1.5–2% в UOE из -за более высокого теплового входа)
• Ширина Хаза: 1.2–1,5 мм (против. 2.0–2,5 мм в UOE)
• Твердость: 220–240 HV (Последовательный через сварку)

5. Промышленное применение и экономическая жизнеспособность

JCOE доминирует в:

• Высокодостаточная газовая передача (например, Nord Stream 2)
• Глубоководные нефтяные трубопроводы (толщина >25 мм)
• Арктические трубопроводы (Высшая низкотемпературная выносливость)

Распад затрат раскрывает:

Несмотря на более медленное производство, Гибкость JCOE в обработке различной толщины оправдывает его внедрение для дорогостоящих проектов.

7. Расширенное вычислительное моделирование процесса формирования JCOE

7.1 Конечно-элементный анализ (ВЭД) Для прогнозирования деформации

Процесс формирования JCOE включает в себя сложную пластическую деформацию, Создание вычислительного моделирования необходимым для оптимизации параметров. Нелинейные моделирования FEA с использованием Abaqus/Explicit были использованы для прогнозирования распределения деформации, Весна, и остаточные стрессы. Ключевые выводы включают в себя:

• Локализация напряжения: Стадия J-ing вызывает пиковые штаммы (15–20%) возле радиуса изгиба, в то время как стадия C-ing распределяет деформацию более равномерно (8–12% штамм).

• Весенняя компенсация: Из -за эффекта Баушингера, Springback в высокопрочных сталях (X80/x100) может достичь 3–5 °, Требует перекупок в дизайне инструментов.

• Остаточное симуляция стресса: FEA предсказывает напряжения сжатия (-200 к -250 МПа) На внутриполосных и растягивающих напряжениях (150–200 МПа) в экстрадо, хорошо коррелируя с рентгенограммами.

Сравнительное исследование FEA между JCOE и UOE показывает, что инкрементная нагрузка JCOE снижает пиковую эквивалентную пластическую деформацию (Пик) на 18–22%, смягчающий риск растрескивания края.

7.2 Машинное обучение для оптимизации процессов

Недавние исследования имеют интегрированное машинное обучение (Мл) с FEA, чтобы повысить точность JCOE:

• Модели нейронной сети: Тренируется на 5,000+ промышленные наборы данных, Алгоритмы ML предсказывают оптимальные силы прессы с точностью 92–95%, Уменьшение регулировки проб и ошибок.

• Цифровые двойные системы: Данные датчика в реальном времени (сила, температура, смещение) подаются в цифровые близнецы для динамической корректировки скорости закрытия O-ing, Минимизация овальности.

8. Металлургические преобразования во время формирования JCOE

8.1 Эволюция фазы в высокопрочных сталях

Термомеханический цикл в JCOE изменяет микроструктуру:

• X70/x80 стали: Контролируемая деформация подавляет рост зерна феррита, Продвигание ацикулярного феррита (70–80% объемная доля) с рассеянными островами M/A, Улучшение прочности.

• X100/x120 стали: Микроопла же NB/TI в сочетании с скоростями деформации JCOE (0.1–1 S⁻⁻) Ускоряет осадки NBC, Увеличение силы урожайности на 40–60 МПа.

Картирование микрогарности:

• Сварная зона: 240–260 HV (Увидел наполнитель Er70s-6)

• ЗТВ: 220–240 HV (закаленный Бейнит)

• Базовый металл: 190–210 HV (тонкий полигональный феррит)

8.2 Индуцированное водородом растрескивание (ИК) Сопротивление

Более низкие остаточные напряжения JCOE снижают восприимчивость к HIC по сравнению с UOE. NACE TM0284 Тесты показывают:

• JCOE TIPES: Соотношение длины трещины (CLR) <5%, Коэффициент толщины трещин (Ctr) <2%

• UAO Pipees: CLR 8–12%, CTR 3–5% из -за более высоких остаточных напряжений на растяжение.

9. Тематическое исследование: JCOE в Nord Stream 2 Трубопровод

Nord Stream 2 Проект использовал трубы x70 с образованием jcoe (1,220 мм от, 34.6 мм веса) по своему балтийскому морскому маршруту. Ключевые результаты:

• Давление обрушения: 45–50 МПа (против. 40–45 МПа для труб UOE), критическое для 210 м глубина воды.

• Скорость дефекта сварного шва: 0.12 дефекты/метр (ниже 0,25/метра API 1104 порог).

• Коррозия усталостная жизнь: 1.5× длиннее труб EOE в моделируемых условиях морской воды.

10. Будущие тенденции и гибридные технологии формирования

10.1 Гибридные процессы JCOE-UOE

Новые методы объединяют точность JCOE с скоростью UOE:

• JCOE-U Press: Uoe-Sylle O-ing, сокращение времени цикла 30%.

• Лазерная с помощью формирования: Локализованное лазерное отопление (800–1000 ° C.) уменьшает силы прессы 25% для X100+ оценки.

10.2 Устойчивое производство

• Интеграция зеленой энергии: Солнечные гидравлические прессы сокращают выбросы CO₂ 35%.

• Переработанные стали: Терпимость JCOE к отдельному лому (до 30% переработанный контент) согласуется с целями циркулярной экономики.

Похожие сообщения

Многофункциональная черная круглая трубка ms erw

ВПВ ЧЕРНЫЕ трубы. Электрическая сварка сопротивлением (ВПВ) Трубы производятся из горячекатаных рулонов. / разрезы. Все поступающие рулоны проверяются на основании сертификата испытаний, полученного от сталелитейного завода, на их химические и механические свойства.. Труба ERW подвергается холодной штамповке в цилиндрическую форму., не горячей штамповки.

Черная круглая стальная труба ERW

Бесшовная труба изготавливается методом экструзии металла до необходимой длины.; поэтому трубы ВПВ имеют сварное соединение в поперечном сечении, при этом бесшовная труба не имеет стыков в поперечном сечении по всей длине. В бесшовной трубе, не имеет сварки и соединений, изготавливается из цельных круглых заготовок..

Размеры и вес бесшовных труб по стандартам

The 3 элементы размеров труб Стандарты размеров труб из углеродистой и нержавеющей стали (АСМЭ Б36.10М & Б36.19М) Таблица размеров труб (Расписание 40 & 80 стальная труба означает) Значение номинального размера трубы (НПС) и номинальный диаметр (DN) Таблица размеров стальных труб (Таблица размеров) Таблица весовых классов труб (ВГТ)

Стальные трубы и производственные процессы

Бесшовные трубы производятся методом прошивки., где твердая заготовка нагревается и прошивается с образованием полой трубки. Сварные трубы, с другой стороны, образуются путем соединения двух кромок стальных пластин или рулонов с использованием различных методов сварки..

Стальные трубы UL List

Труба из углеродистой стали обладает высокой устойчивостью к ударам и вибрации, что делает ее идеальной для транспортировки воды., масло & газ и другие жидкости под дорогами. Размеры Размер: 1/8″ до 48″ / Толщина от DN6 до DN1200: Щ 20, СТД, 40, XS, 80, 120, 160, Тип XXS: Поверхность бесшовной или сварной трубы: Праймер, Антикоррозийное масло, ФБЕ, 2ЧП, 3Материал с покрытием LPE: АСТМ А106Б, А53, API 5Л Б, х42, х46, Х52, Х56, Х60, х65, Сервис X70: Резка, Снятие фаски, Резьба, обработка канавок, Покрытие, Гальванизация

Пружинная вешалка и опора

Тип А- Используется там, где имеется достаточно места для головы.. Желательна определенная высота. Тип Б- Используется там, где высота ограничена.. Головное крепление представляет собой одинарный выступ.. Тип С- Используется там, где высота ограничена.. Крепление головы расположено бок о бок.