[發(fā)明專(zhuān)利]油氣集輸用雙金屬?gòu)?fù)合管環(huán)焊接頭缺陷預(yù)測(cè)與控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910368418.0
• 申請(qǐng)日: 2019-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110116254B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡美娟;王鵬;李為衛(wèi);李先明;常澤亮;馮泉;熊慶人
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司;中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B23K9/00
• 分類(lèi)號(hào): B23K9/00;B23K9/095;B23K9/235;B23K9/32;B23K101/06
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

油氣集輸用雙金屬?gòu)?fù)合管環(huán)焊接頭缺陷預(yù)測(cè)與控制方法，基于實(shí)際的焊接缺陷發(fā)生情況大數(shù)據(jù)，綜合機(jī)器學(xué)習(xí)和優(yōu)化設(shè)計(jì)理論方法，分別采用分類(lèi)算法、回歸算法或聚類(lèi)算法，建立由焊接工藝參數(shù)作為因變量、焊接各類(lèi)缺陷數(shù)據(jù)作為變量的雙金屬管焊接缺陷預(yù)測(cè)模型，然后采用遺傳算法實(shí)施優(yōu)化即可。本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝參數(shù)及缺陷檢測(cè)分布數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)蒙特卡洛模擬建立焊縫缺陷預(yù)測(cè)模型，根據(jù)兼顧質(zhì)量與成本的考慮建立預(yù)期缺陷控制指標(biāo)，采用遺傳算法，以預(yù)期焊縫缺陷控制指標(biāo)為優(yōu)化目標(biāo)，以焊接工藝參數(shù)為優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得到對(duì)控制缺陷發(fā)生的焊接工藝參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，從而可以提高焊縫缺陷發(fā)生預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，有效控制缺陷的發(fā)生概率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油天然氣集輸裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及油氣集輸用雙金屬?gòu)?fù)合管環(huán)焊接頭缺陷預(yù)測(cè)與控制方法。

背景技術(shù)

雙金屬?gòu)?fù)合鋼管基本原理：外基管負(fù)責(zé)承壓和管道剛性支撐的作用，內(nèi)襯管承擔(dān)耐腐蝕的作用。油氣田集輸用雙金屬?gòu)?fù)合管通常采用機(jī)械滾壓法、爆炸復(fù)合法、拉拔復(fù)合法及液壓復(fù)合法制造。集輸管線通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)焊接方式連接，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)焊縫是管道完整性的薄弱環(huán)節(jié)，其焊縫質(zhì)量嚴(yán)重影響集輸管線的服役安全。雙金屬集輸管現(xiàn)場(chǎng)焊接主要質(zhì)量缺陷包括以下幾個(gè)方面：肉眼或低倍放大鏡能檢測(cè)到的且位于焊縫表面的缺陷，如焊縫尺寸不符規(guī)范、咬邊、焊瘤、弧坑、表面氣孔、夾渣、表面裂紋等；必須用破壞性試驗(yàn)或?qū)ｉT(mén)的無(wú)損檢測(cè)方法才能發(fā)現(xiàn)的管材內(nèi)部缺陷，如氣孔、夾渣、內(nèi)部裂紋、未焊透、未溶合等。每種類(lèi)型的焊接缺陷產(chǎn)生受多種因素的復(fù)雜耦合影響，如：導(dǎo)致焊縫尺寸缺陷的因素包括，焊縫坡口加工平直度較差、坡口角度不當(dāng)、裝配間隙大小不均、焊接電流過(guò)大造成焊條熔化過(guò)快、電流過(guò)小造成焊條粘合等；咬邊的導(dǎo)致因素有，焊接電流過(guò)大、電弧過(guò)長(zhǎng)、焊條角度掌握不合適、運(yùn)條的速度不當(dāng)?shù)龋涣鸭y的影響因素有，焊縫熱影響區(qū)收縮后產(chǎn)生大的應(yīng)力、母材含淬硬組織較多導(dǎo)致冷卻后易生裂紋、焊縫中氫濃度偏高、其他有害元素雜質(zhì)影響等；弧坑產(chǎn)生主要原因有，焊接終了時(shí)熄弧時(shí)間過(guò)短等；夾渣原因有，焊縫母材清理不干凈、焊接電流過(guò)小、熔化金屬凝固過(guò)快、熔渣來(lái)不及浮出等；氣孔原因有，焊條本身低劣、焊條受潮未按規(guī)定要求烘干、焊條藥皮變質(zhì)或剝落、焊芯銹蝕等；弧疤產(chǎn)生原因有，焊接操作不規(guī)范，維護(hù)工具不到位等；未焊透的原因包括，坡口的角度或組對(duì)的間隙過(guò)小、坡口兩側(cè)及層間焊未清理干凈的氧化物及熔渣阻礙金屬間充分熔合、選用焊接電流過(guò)大導(dǎo)致焊條先于母材熔化、選用過(guò)小電流時(shí)運(yùn)條的速度過(guò)快、焊條的角度不正確導(dǎo)致熔化偏向一側(cè)而形成局部未焊透等。除了上述之外，一些雙金屬管焊接過(guò)程中的特殊缺陷產(chǎn)生原因復(fù)雜難測(cè)，如：焊接過(guò)程基層碳含量高于襯層，使襯層受到基層的稀釋作用，造成焊縫奧氏體形成元素減少和含碳量增加，易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋；焊接熱作用使復(fù)合材料局部熔化，合金元素滲入焊縫，易在熔合線附近產(chǎn)生馬氏體組織，從而造成焊縫熔合區(qū)脆化。

現(xiàn)有技術(shù)中往往通過(guò)焊接現(xiàn)場(chǎng)工藝試錯(cuò)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整與優(yōu)化，導(dǎo)致工程實(shí)踐中焊接缺陷產(chǎn)生原因難找、規(guī)避措施缺乏。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供了油氣集輸用雙金屬?gòu)?fù)合管環(huán)焊接頭缺陷預(yù)測(cè)與控制方法，以提高焊接缺陷發(fā)生預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，有效控制焊接缺陷產(chǎn)生。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

油氣集輸用雙金屬?gòu)?fù)合管環(huán)焊接頭缺陷預(yù)測(cè)與控制方法，基于實(shí)際的焊接缺陷發(fā)生情況大數(shù)據(jù)，綜合機(jī)器學(xué)習(xí)和優(yōu)化設(shè)計(jì)理論方法，根據(jù)不同的焊接缺陷，分別采用分類(lèi)算法、回歸算法或聚類(lèi)算法，建立由焊接工藝參數(shù)作為因變量、焊接各類(lèi)缺陷數(shù)據(jù)作為變量的雙金屬管焊接缺陷預(yù)測(cè)模型，然后采用遺傳算法實(shí)施優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)油氣集輸用雙金屬?gòu)?fù)合管環(huán)焊接頭焊接缺陷的預(yù)測(cè)與控制。