斜置半椭圆表面裂纹应力强度因子分析

通过大型有限元软件ANSYS,采用实体建模法建立了半椭圆表面裂纹的有限元模型,并分析了具有偏心距的斜置半椭圆状表面裂纹应力强度因子的变化曲线,以及偏心距e、斜置角度α、椭圆角θ对应力强度因子的影响,丰富了半椭圆表面裂纹的研究内容,可为工程实际应用提供参考。     

输油管道参数的统计分析与安全评定

为了确保管道的结构完整性,对一条含裂纹输油管道的失效概率进行了评定.分析了这条输油管道的主要结构与力学参数,确定了这些参数的概率特征.对管道上的表面半椭圆裂纹,利用失效评定图方法建立了管道断裂失效的极限状态函数,用Monte Carlo模拟方法求解失效概率.通过随机抽样计算,在失效评定图上直观地显示了评定点的随机分布情况,得到了管道母材和焊缝的失效概率,并表明了影响失效概率的敏感性因素.所提出的方法适用于油气管道的安全评定,具有工程实用价值.     

含半椭圆裂纹石墨换热管动力特性计算

利用有限元方法,研究了含半椭圆表面裂纹石墨换热管的动力特性,计算了单裂纹、多裂纹以及不同位置裂纹等多种工况下的频率和振型。采用插值法计算了环形截面半椭圆表面裂纹的应力强度因子,通过对裂纹面积分求出裂纹引起的附加应变能,导出含裂纹单元体的刚度矩阵,继而应用有限单元法在Matlab环境下编程计算出该裂纹管的动力特性。     

具有穿透裂纹缺陷球罐的安全评定

球罐作为储存和运输的压力容器,广泛应用于化工、石油等领域,在其加工使用过程中,容易出现裂纹等缺陷,导致安全隐患。通过ANSYS软件对一出现穿透裂纹的Q370R球形储罐进行有限元分析,应用J积分理论并采用通用失效评定图方法对缺陷进行评估。该方法可为含缺陷压力容器安全评价提供参考。     

管线钢断裂和疲劳裂纹扩展特性研究

对厚度分别为3mm、6mm、9mm、12mm、1mm的紧凑拉伸(CT)试样进行了断裂韧性试验,研究了X60管线钢的断裂特性.研究结果表明,由于试件厚度与分层裂纹间有强烈的耦合效应,表观断裂韧性不随厚度的变化而变化,靠增加试样厚度无法获得材料的平面应变断裂韧性,应用穿透裂纹的表观断裂韧性数据进行管道的安全评定不可靠;考虑塑性区修正的有效应力强度因子K_e与弹塑性J积分参量K_J在失稳扩展前保持了良好的等效性.对厚度分别为2mm、4mm和14mm的CT试样的疲劳裂纹扩展试验表明,高韧性管道钢的疲劳裂纹扩展存在显著的厚度效应,厚度效应敏感区在4 mm以内.     

含裂纹高压注蒸汽管道的断裂参数计算与试验研究

应力腐蚀是引起注蒸汽管道失效破裂的主要原因,为了更好地揭开裂纹与应力之间的关系,采用ANSYS有限元软件计算了含裂纹管道断裂参数KI(I型裂纹的应力强度因子)和J积分值,并分析了裂纹开裂长度、注蒸汽压力对裂纹尖端断裂参数的影响。结果表明,裂纹开裂长度对管道破裂影响最大。对于相同尺寸的裂纹,大管径材料具有较大的KI和J积分值,因此,大管径材料对缺陷更敏感。     

穿越河流管道环焊缝裂纹缺陷安全性研究

穿越河流管道容易发生裸露悬空，管道的环焊缝是薄弱环节，极易发生断裂失效。为了保障穿越河流天然气长输管道环焊缝安全性，以某穿越河流输气管道悬跨段为研究对象，分析悬跨段管道所受复杂应力情况，建立管道局部悬跨段及管土相互作用的简化力学模型；基于非线性有限元法，创新性地使用连接器建立管土非线性耦合单元，建立穿越河流含裂纹缺陷管道环焊缝模型，得到悬跨管道的应力、应变等分布情况和以J积分为表征的裂纹驱动力，并结合BS 7910-2019《金属结构中缺陷可接受性评估方法指南》验证其准确性；在此基础上，考虑管道屈服强度、焊缝匹配系数、内压及土壤承载力参数，采用单因素敏感性分析法，识别各参数条件对管道J积分的影响规律，得到影响管道环焊缝裂纹起裂的关键因素。研究结果可为复杂应力作用下穿越河流管道环焊缝安全运行提供参考。     

管道含外表面裂纹时的疲劳寿命预测研究

为有效预测含外表面裂纹管道的疲劳裂纹扩展寿命,基于扩展有限元方法,计算了不同管道半径厚度比、裂纹形状参数、裂纹相对深度下的管道外表面裂纹的应力强度因子。研究结果表明:管道外表面裂纹形状因子随裂纹相对深度的增加而增大,且随着裂纹形状参数的增大,其增加趋势更加显著;裂纹相对深度相同时,裂纹形状参数越大,裂纹形状因子越大;管道半径厚度比对管道外表面半椭圆裂纹形状因子的影响较小。在此基础上,建立了管道外表面裂纹应力强度因子的工程计算模型及基于Forman方程的含外表面裂纹管道的疲劳寿命预测模型。同时,开展了0Cr18Ni10Ti材料管道的三点弯曲疲劳试验,试验结果验证了所建含外表面裂纹管道疲劳寿命预测模型的有效性。该疲劳寿命预测模型可为管道结构工程设计提供参考。     

压力管道裂纹的J积分测量

简述了二维贴片云纹干涉法光学系统的构成和云纹干涉法求J积分的基本原理，提出了用二维贴片云纹干涉法测量J积分的技术，并由此实测了管道轴向裂纹尖端位移场和J积分值，给出了测试结果，并针对测试结果进行了分析，得出的结论认为，采用二维贴片云纹干涉法测试管道裂纹J积分有灵敏度高、光路简单、操作方便等优点。     

U形管周向表面椭圆裂纹应力强度因子分析

通过在裂纹尖端设置奇异单元，建立了受内压U形管弯管部分表面周向椭圆裂纹的断裂力学分析模型，运用有限单元方法对裂纹前沿各点应力强度因子进行了分析研究，得到了裂纹前沿最深点的应力强度因子修正系数F1随Ri／R、a／b、a／t而变化的曲线图谱。     

Flaw Location of Pipeline based on the Accelerometer

Abstract

The pipeline is the most economic and effective means to transport large quantities of oil and natural gas over long distances. However, in the long term, pipeline flaws may appear because of erosion, abrasion, unexpected damage and so on, which would weaken the pipeline safety performance and even result in leakage and pipe explosion accidents. For timely discovery of flaws and establishing optimal strategy of maintaining the pipeline, the in-served pipeline will be periodically online evaluated by using the smart PIG (pipeline inspection device) to detect flaws and locate them in the body of the pipeline. A method for flaw location of the pipeline is presented in this article, where a high resolution servo accelerometer CX-3 is used to measure the axial acceleration of the smart PIG in a pipeline to acquire the precise distance walked by the smart PIG by integral operation of the acceleration value to time variable and error correction. Basing on the linear relation between the distance and time label a flaw location precision about 0.2% can be reached by indoor experimental measurement. This experimental result shows that the location precision based on the accelerometer is higher than the Odometer wheels now in use and the technology will satisfy the pipeline inspection need by further research and development.     

含体积型缺陷管道强度的有限元数学模型研究

石油天然气管道普遍存在因腐蚀造成的体积型缺陷,而且随着服役时间的延长不断恶化,最终导致管道破坏失效。本研究以保障管道运行安全为目的,对含体积型缺陷管道剩余强度进行了研究。利用有限元软件分析了由于管道内部腐蚀缺陷引起的表面应力场,归纳了引起管道表面微应变变化的影响因素,利用软件拟合出相应的方程,建立了管壁应变与影响因素对应的三维模型,为进一步进行管道安全评估提供基础理论依据。     

具有裂纹损伤的海底管道断裂评估及其软件开发

海底管道是海洋石油开发的重要设施之一 ,对其进行断裂安全评估是非常重要的。介绍结构失效评估图 (FAD)技术 ,并详细介绍BS 791 0 :1 999规范中 3个不同等级的断裂评估方法 ,以及依据该规范编写的海底管道焊缝修复评估软件系统。采用管道焊缝修复评估软件系统 ,能够对不同受力状态下的含焊接裂纹管道进行断裂评估 ,得到管道环向任何位置的极限裂纹长度。     

抽油杆扳手方缺陷应力集中系数和容限

针对抽油杆扳手方部位经常出现引发断裂的各种缺陷的情况，建立了横向凹槽、平面凹坑和边棱凹坑三组有代表性的缺陷模型，利用平面模型有限元法计算结果及受拉伸无限体和半无限体旋转椭球面空洞和凹坑应力集中系数，求得近、远边界影响修正系数以及三组不同缺陷模型应力集中系数近似表达式。用三维趋势面图描述了这些应力集中系数的变化规律，求得各组缺陷容限方程，绘制了典型的容限图，为带缺陷抽油杆的修复使用和判废提供了理论依据。     

抽油杆方凸过渡段缺陷应力集中因数和容限

抽油杆方凸过渡段部位在制造和使用中经常会出现引发断裂的各种缺陷，影响抽油杆的正常使用。在常出现缺陷的部位建立了横向凹槽、中间凹坑和边棱凹坑三组有代表性的缺陷模型，利用有关文献给出的平面模型的有限元法计算结果以及平面模型与轴对称模型间的模型比因数和凸缘影响因数等，求得方凸过渡段的最危险部位三组不同缺陷模型应力集中因数表达式，用三维趋势面描绘了应力集中因数的变化规律，求得缺陷容限方程，绘制了典型的容限图，为有缺陷杆的修复使用和判废提供了理论依据。     

海洋平台立管体积型缺陷评价技术

介绍了目前海洋平台立管体积型缺陷评价所采用的几种方法、海洋平台立管腐蚀的影响因素以及海洋平台立管体积型缺陷的防护措施。认为应继续深入开展海洋平台立管体积型缺陷评价方法的相关研究和海洋平台立管的防护措施研究。     

钢管超声波自动探伤控制装置的研制与应用

分析了超声波自动探伤控制装置的组成结构、实施方案以及在钢管检测中的应用情况。该超声波自动探伤控制装置采用单元化和模块化结构设计,保证了控制信号、回波信号的稳定提取以及连续自动化探伤检测的准确性和高效率。实际使用结果表明,该装置具有自动化程度高,运行节拍快,兼容性及通用性良好等特点。该装置的使用提高了超声波自动检测的准确性和可靠性,做到了误判率小于鳓,漏栓率为0,满足了钢管超声波自动检测的生产要求。     

焊缝超声波探伤中缺陷性质的评估

通过对超声波探伤中典型缺陷及其反射波特征和缺陷波形的分析,结合缺陷的位置和焊接工艺,给出了焊缝超声波探伤中缺陷的定性评估方法。     

钢质管道液态环氧内涂层成型过程常见缺陷分析

着重讨论了钢质管道液态环氧减阻内涂层成型过程中出现的一些常见缺陷,根据涂层的表面性状给出了判断缺陷类型的经验方法,分析了各种缺陷产生的原因,提出了相应的解决办法,并指出了钢管减阻内涂层质量控制的关键技术环节。     

超声波探伤系统车体行走导向装置的改进

为了解决现有超声波探伤系统中导向装置滑块和导轨磨损导致的系统稳定性下降的问题,分析了超声波探伤系统、行走导向装置的组成以及导向装置导轨的结构,找出了滑块损坏和导轨磨损的原因。根据分析结果提出了经济实用的改进方案,设计了一套导向承重装置,并进行了安装调试和试用。实际使用结果表明,新设计的导向承重装置能有效改善滑块的负载,大幅度降低了滑块损坏及圆柱导轨的磨损,保证了超声波探伤系统检测的稳定性。