提高对接环焊管道抗应力腐蚀开裂性能

分析管道对接环焊残余应力产生机理与分布规律 ,介绍了调整和改善焊接残余应力分布的工艺方法 ,通过降低管道内表面残余拉伸应力值 ,甚至使其产生压缩应力 ,可有效地提高管道抗应力腐蚀开裂性能。     

自增强对超高压厚壁圆筒疲劳的影响

本文叙述了自增强厚壁圆筒的疲劳计算、疲劳试验、残余应力的松弛以及提高厚壁圆筒疲劳寿命的途径。     

X65海洋隔水管多接头全尺寸疲劳试验研究

与单接头全尺寸疲劳试验相比,隔水管多接头加载段内焊接接头之间焊接残余应力影响大,应力干扰和关联应力效应突出;隔水管接头类型多样化,存在异型管与异型材料的焊接,疲劳特征影响因素多而复杂。针对多接头隔水管刚度大、载荷施加难度大的特点,开展了规格为准323.9 mm×18 mm的X65海洋隔水管多接头四点弯曲+内压全尺寸疲劳试验研究,得到多接头全尺寸疲劳试样在不同应力幅值下的疲劳循环次数,并拟合、绘制出隔水管多接头焊接接头疲劳寿命的P-S-N曲线图。隔水管多接头全尺寸疲劳试验不仅降低了试验周期与成本,提高了试验的置信度水平,还可为后续海洋隔水管的设计、制造、维修和结构承载计算提供技术支撑。     

往复式高压注水泵泵头复合强化工艺

决定往复式高压注水泵工作可靠性的关键因素是泵头（阀箱）的工作寿命。运用断裂力学、金属学、疲劳损伤、金属强化、有限元分析和机械制造工艺等理论和方法，提出了泵头复合强化工艺，即首先对泵头内腔表面实施薄壳硬化自增强处理，使该内表面具有压应力场；随后对此内表面进行强力喷丸，使之最终获得最佳残余压应力场，从而大大提高泵头的疲劳断裂抗力和应力腐蚀（含氢脆）断裂抗力。研究表明，由强力喷丸引入薄壳硬化层的残余压应力场和塑变引起的γ－α相变，是提高泵头疲劳强度的两个重要因素。     

X65钢级海洋管道全尺寸疲劳性能试验研究

文章针对X65钢级海洋管道,综合考虑焊接残余应力、应力集中、焊接初始缺陷、管道停输及内部介质压力波动等多因素影响,在国内首次开展了管道四点弯曲+内压联合的全尺寸疲劳试验研究。通过管道全尺寸疲劳性能试验,得到不同规格管道在不同应力幅下的疲劳循环次数,而后依据国际通用的标准规范BS 7608与DNV C203对全尺寸疲劳试验结果进行了量化的评定分析。该研究不仅有利于积累海洋管道全尺寸疲劳性能试验数据,且可为评价海洋管道后续的全尺寸疲劳试验寿命及服役期间的安全运行周期提供定量依据。     

Ω形膨胀节的设计计算

本文论述了(?)形膨胀节内压应力、位移应力、柱状稳定、弹性刚度和疲劳寿命的计算方法以及内压应力和位移应力的有限元分析。     

承受脉动内压的厚壁圆筒形构件疲劳性能的实验研究

介绍了研究用的脉动内压疲劳实验技术。借助于无缺陷和有横向开孔的脉动内压试件，对厚壁圆筒形构件的疲劳性能进行了实验研究，给出了试验材料的脉动内压疲劳曲线。对横向开孔厚壁圆筒形构件疲劳强度的降低以及在疲劳压力下厚壁筒构件内壁当量应力大于材料屈服极限的现象进行了讨论。     

多大载荷将影响盘管寿命

对盘管进行循环试验，以确定影响盘管寿命的轴向载荷，内压以及弯曲应力。这些综合应力可可使盘管疲劳，同时还降低盘管的额定强度。     

逆焊接温差压应力层防护处理解决应力腐蚀开裂新技术

介绍了采用逆焊接温差处理原理，形成压缩残余应力层，防止应力腐蚀开裂的新技术。试验和工程应用结果证明， 该方法是解决石油化工设备产生应力腐蚀开裂问题的有效途径     

带裂纹的内压厚壁圆筒疲劳寿命的一种估算方法

通过分析带裂纹内压厚壁圆筒的形状和受力特点,我们分别对Newman等人提出的应力强度因子公式进行了较合理的修正,并依据Paris裂纹扩展模型提出了带裂纹非自增强与自增强内压厚壁圆筒疲劳寿命的计算方法。应用该法计算的结果与Nishioka以及Throop等人的内压疲劳试验结果较为接近。     

新型气密封特殊螺纹接头抗旋转弯曲疲劳试验研究

套管接头在水平井下入过程中承受大量旋转-弯曲疲劳循环载荷,这种循环载荷会导致套管接头螺纹根部产生高应力,导致疲劳损伤和潜在的结构失效,从而对后续油井作业中的管柱接头密封和结构能力产生影响,因此需开展套管特殊螺纹抗旋转弯曲疲劳试验研究。基于API 5C5:2017及API TR 5SF标准,通过对某型特殊螺纹套管进行共振弯曲疲劳试验,评价该特殊螺纹接头在疲劳振动载荷下的密封性。结果显示,试验中加载频率越接近试样固有频率,振动越激烈,弯曲应力幅值越大;1#试样在内压60 MPa、弯曲度＞20°/30 m的加载条件下,累计加载循环次数54 192次后,试样完好,螺纹接头及管体未出现渗漏及破坏;2#试样在内压0.5 MPa、弯曲度＞20°/30 m的加载条件下,累计加载循环次数107 535次后,试样完好,螺纹接头及管体未出现渗漏及破坏。研究表明,该规格特殊螺纹接头在疲劳振动载荷下仍具有良好的密封性。该试验为共振弯曲疲劳试验方法和相应试验设备在特殊螺纹套管疲劳振动试验领域的深入应用提供了参考。     

日本汽缸筒体用ERW钢管的开发

日本开发的高压气缸用ＥＲＷ钢管重要特性是内压疲劳，一般说这个特性与强度成比例，同时受残余应力的影响，现在汽缸用ＥＲＷ钢管，从尺寸精度来看，一般采用拔管加工，由于残余拉应力的发生而使疲劳极际降低。于是开发出在拔管时采用二段式顶头的拔管扩管法，其结果可以确保稳定残余压应力，内压疲劳极限在外径１０％，壁厚３２．７％的拔管＋０．５％扩管条件下提高１７％。     

提高往复式高压注水泵泵头服役寿命的途径

提高往复式高压注水泵泵头体使用寿命的途径是采用化学热处理工艺处理泵头体,即选用特定的中碳合金结构钢,成型后进行渗碳处理,然后直接淬火回火,在表面或亚表面产生高的压应力,形成均匀完全的马氏体薄壳,从而提高泵头体的抗疲劳性能。实践表明,采用上述工艺处理的泵头体,工作压力在30MPa时,平均寿命已达11938h。     

水下防喷器疲劳寿命分析及判废研究

目前,国内尚无针对水下防喷器专用的判废标准,采用通用判废指标对其进行判废,适用性较差。在分析国内外井控装备判废标准的基础上,确定了年限和承压次数为防喷器的主要判废指标。通过防喷器壳体的强度分析,基于材料的S-N疲劳曲线法,计算防喷器壳体疲劳寿命; 应用Paris公式对含裂纹缺陷防喷器壳体疲劳寿命进行分析。结果表明:防喷器壳体在额定工况下及试验工况下满足强度要求; 以疲劳理论计算出额定工作压力工况下的防喷器的承压循环次数及工作年限远大于标准中要求的指标; 含有初始裂纹防喷器壳体的疲劳寿命远小于未含有裂纹的壳体疲劳寿命,且随着初始裂纹尺寸的增加,防喷器壳体的疲劳寿命逐渐降低。通过对防喷器壳体进行疲劳寿命分析,为水下防喷器判废研究提供了一种新思路。     

基于ASME规范的水下高承压壳体结构设计

基于ASMEVIII-2,对于用于深水的水下高承压壳体结构的设计进行了研究。介绍了材料的选择方法及利用按规则设计方法进行设计的具体步骤,得到了仅受横向外压时不同厚度壳体的许用外压,对受轴向和环向组合应力工况下的壳体进行了校核,得到了许用压缩应力。建立了水下承压壳体结构的有限元实体模型,利用ASMEVIII-2中的按分析设计方法进行了弹塑性分析,得到了破坏极限压力和许用外压,数值计算结果和理论计算结果相近,表明该结构设计合理,满足使用要求。     

多轴交变载荷下套管长圆螺纹疲劳失效分析及寿命预测

在下套管以及压裂作业过程中,套管螺纹在多轴交变载荷作用下极易发生疲劳失效,影响施工进度。针对该问题,通过有限元方法,利用Abaqus软件建立套管长圆螺纹有限元模型,对上扣后套管螺纹在拉伸、压缩、内压力等多轴交变载荷作用下的应力、应变进行了分析,并基于Mises屈服准则的寿命评估法对套管螺纹在多轴交变载荷下的寿命进行计算。研究表明;在拉伸、压缩、内压力等多轴交变载荷作用下,套管螺纹上最大应力都出现在公扣大端5扣齿底处;在轴向拉伸、压缩交变载荷作用下螺纹疲劳寿命仅为1 298次,内压力为46、66、100 MPa时,螺纹疲劳寿命随内压力增加呈现递减趋势,分别为1 094、1 050、901次。该研究结果对致密油等非常规油田在压裂过程中套管螺纹失效分析具有参考意义。     

应力环与慢拉伸加载喷丸强化X80钢的SCC行为

采用应力环静态拉伸和慢应变速率拉伸(SSRT)加载方法,对比研究了喷丸强化对X80管线钢应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响,并分析了喷丸强化对SCC行为影响与加载试验方法的内在联系。研究结果表明:由于残余压应力和表层组织细化的作用,喷丸强化能明显提高静态拉伸弹性变形条件下X80钢的抗SCC能力。然而,在慢应变速率拉伸SCC试验条件下,喷丸强化X80钢的SCC敏感性反而高于未处理试样,其原因主要是当加载应力超过屈服强度后喷丸强化X80钢表面的残余压应力严重松弛,而表面加工硬化和粗糙度增加则增强了基材的SCC敏感性。因此,SSRT加速试验方法不适合评价针对工程实际的喷丸处理试件的SCC敏感行为。     

冷滚压压力对钻具螺纹疲劳寿命影响试验研究

为了研究冷滚压工艺的滚轮压力对钻具螺纹疲劳寿命的影响,在钻井现场选择钻杆、普通钻铤、无磁钻铤。在其上切取材料,加工成ø12.04 mm×80 mm的试样,并在试样的中部加工类似NC50螺纹的凹槽。3种材料的试样各13件,分别对其凹槽进行冷滚压工艺处理,滚轮压力分别为0、0.5、1.0、…、6.0 MPa。疲劳试验结果表明,滚轮压力对钻具螺纹的疲劳寿命有较大影响,每种材料存在1个最佳的滚轮压力。经过冷滚压工艺处理后,钻杆试样的疲劳寿命最高提高了14.44倍; 普通钻铤试样的疲劳寿命最高提高了170.23倍; 无磁钻铤试样的疲劳寿命最高提高了7.83倍。