内压筒体绕丝止裂设计

介绍了含轴向外表面裂纹的内压圆筒用预应力钢丝缠绕止裂的设计原则,分析了钢丝预紧力与绕丝层数的关系,同时还讨论了该两参数的合理选择及计算机设计程序。     

含表面裂纹的内压筒体加贴板与钢丝缠绕的止裂抑爆研究

介绍了带裂纹内压筒体及大型油气管道在筒体外部加轴向弧形贴板并施以钢丝预应力缠绕的一种新的止裂抑爆技术。理论分析和实验结果表明，该技术对含轴向裂纹和环向裂纹的内压筒体均有较理想的止裂抑爆效果，是一种简单易行且安全可靠的延寿技术和工程止裂抑爆方法。     

天然气输送管线的止裂机理研究

对天然气输送管道裂纹的受力情况及裂纹的止裂机理进行了较为详细的分析,结果表明：管道轴向裂纹动态扩展的止裂性能与管材抵抗轴向裂纹扩展的能力有关,但在天然气传输管道中,减压速度低,管道阻止轴向裂纹扩展的韧性对动态裂纹的止裂并不起决定的作用,其止裂的关键是裂纹动态扩展过程中产生偏向环向的Ⅰ-Ⅲ型裂纹扩展.增大轴向裂纹扩展阻力和降低管材环向裂纹扩展阻力均可提高天然气输送管道的止裂性能.因此,在高压长输管线的止裂问题中应充分考虑管材的各向异性对裂纹止裂的有利影响,以降低管线的造价.     

裂纹尖端张开角及在输气管线止裂预测中的应用

介绍了一种近年来新发展的输气管线断裂控制参量——裂纹尖端张开角(CTOA)的计算模型及方法.国际上计算输气管线动态断裂与止裂的PFRAC软件中视裂纹扩展速度为常数.针对这一问题,利用Alliance管线的实物爆破试验结果,通过分析和模拟提出了一种新的输气管线裂纹扩展速度的衰减模式,并引入到PFRAC计算程序中.采用改进的计算方法和程序,结合西气东输管线,研究了CTOA与止裂长度的关系,分析了输送压力、管材壁厚等因素对西气东输管线动态断裂及止裂的影响.裂纹尖端张开角可用于中国管道动态延性裂纹和止裂的定量评价.     

输气管道裂纹动态扩展的影响因素分析

输气管道裂纹的止裂是保障管道安全可靠性的前提，而管道裂纹动态扩展的驱动力则是表征裂纹扩展或止裂的直接因素。通过建立输气管道裂纹动态扩展的有限元模型，并在模拟计算中考虑裂纹扩展速度的衰减，分别计算了表征动态裂纹扩展驱动力的两项参数--能量释放率和裂纹尖端张开角；进而分析了管道内压、壁厚、裂纹止裂长度和初始裂纹速度对裂纹驱动力（也即裂纹扩展）的影响。最后得出结论：①管道内压对裂纹驱动力的影响很大，在其他条件不变，内压越大的管道裂纹驱动力越大；②管道壁厚也是对裂纹驱动力影响较大的一个因素；③随着止裂长度的增加，裂纹尖端张开角也随着增大；④最大裂纹速度越高，裂纹越不容易止裂。     

高钢级输气管道裂纹延性扩展及止裂模拟技术研究

为了有助于我国高钢级管道止裂设计研究,使我国天然气管道运行更加安全,综合分析了气体载荷模拟方法和断裂处理方法,以及金属裂纹延性扩展与止裂预测之间的关系。以X90管线钢管为研究对象,基于ABAQUS软件,从天然气状态方程建立入手,研究建立全耦合的管道裂纹动态扩展及止裂数值模拟技术。将金属断裂准则应用于有限元计算中,通过流体、固体、断裂全耦合计算得到输气管道裂纹扩展时的裂纹扩展速度和气体减压波速度,对比两种速度判断裂纹是否可以止裂。     

压力容器贴板绕丝抑爆筒体应力分析

对内压筒体上的环向裂纹采取筒体外加轴向贴板及钢丝预应力缠绕的方法来止裂抑爆。采用初参数法对贴板钢丝缠绕区筒体应力进行了分析，得到筒体总应力表达式。算例表明，筒体经贴板钢丝缠绕后，能有效降低其应力水平。     

加强筋对含裂纹平板的止裂性能研究

利用有限元分析方法,对采用加强筋局部加强含裂纹平板的止裂技术进行了分析研究.通过引入止裂系数f以评价加强筋的止裂效果,考察了止裂系数f的影响因素.结果表明,f与加强筋的位置、宽度以及厚度有关,长度对其影响可以忽略.用五次多项式拟合了位置对f的影响,引入修正因子评价宽度和厚度对f的影响,获得了可用来评估加强筋止裂效果的f估算方法.     

基于裂纹尖端张开角的Battelle双曲线模型修正

天然气管道止裂控制的核心是管道止裂韧性的预测,对于强度高、韧性好的高钢级管道,传统基于夏比冲击韧性的Battelle双曲线模型(BTCM)已不再适用,亟待基于新的断裂参数建立相应止裂控制准则。针对这一问题,选取具有广泛应用前景的裂纹尖端张开角(λ_CTOA)作为止裂韧性参数对BTCM进行修正。根据管道裂纹扩展过程受临界λ_CTOA控制的基本事实,由能量平衡理论建立了基于临界λ_CTOA的管道止裂压力求解模型。借助管道裂纹动态扩展数值模拟方法,通过大量计算讨论了不同止裂韧性临界λ_CTOA下裂纹前缘压力与裂纹扩展速度之间的关系。基于上述结果数据对BTCM进行修正,形成了基于临界λ_CTOA的双曲线模型(CBTCM)。将不同模型止裂压力与裂纹扩展速度预测结果对比可知,CBTCM模型有望解决传统模型预测结果偏于危险的问题,为高钢级管道止裂控制提供了全新参考。     

腐蚀作用下高钢级管道延性断裂可靠性分析与研究

针对输气管道易发生长程裂纹扩展问题，在修正管道止裂韧性预测公式的基础上，根据同一制管批次内钢管夏比冲击功的平均值和标准差，统计高斯分布特征计算裂纹止裂和裂纹扩展的钢管数量占比，并通过管道裂纹扩展组合确定止裂概率，进而对管道进行可靠性分析。结果表明，采用1.8的修正系数可将90%的裂纹扩展点和100%的裂纹止裂点分开，计算的止裂韧性值满足单根钢管的止裂要求；可通过提高夏比冲击功的平均值或改变标准差实现止裂钢管数量占比的提高；8根钢管判定原则下比5根钢管判定原则下对应的运行年限少1～3 a，说明采用8根钢管判定原则计算管道可靠性更加保守；当管道位于一级二类地区及以上时，延性断裂引发的管道失效风险更大，当管道位于二级地区及以下时，强度失稳引发的管道失效风险更大。     

录井钢丝在使用中发生断裂原因的分析

经检测分析认为,录井钢丝发生断裂的原因是:钢丝坯料在加热运行过程中,曾发生局部过热,使钢丝局部保留有网状铁素体组织和表面脱碳层,这种组织比正常索氐体组织的抗拉强度低得多。并使钢丝在软硬交错的交接部位产生应力集中,形成裂源,最终裂纹扩展而发生断裂。     

CTOA在管线钢延性断裂评定中的应用

裂尖张开角度(CTOA)作为天然气管道延性裂纹扩展、止裂预测的重要参数，是当前天然气工业的研究重点。目前CTOA定义都以试验测量结果为基础，较常用的是以距瞬时裂尖后部特定距离处裂纹两侧之间的距离来确定。CTOA的测定是通过高速摄影技术，建立裂尖裂纹断面与自由表面的三维关系模型。实验和研究证明，CTOA可用于模拟天然气管道裂纹起始、扩展及止裂的全过程，从而大大降低天然气管道断裂的研究成本，因而在评定管线钢延性断裂的过程中具有非常重要的作用。     

轴向穿透裂纹管道套管止裂性能分析

管道缺陷严重影响着管道的安全使用,而缺陷管道修复中最常见的方法是套管修复。对轴向穿透裂纹管道裂纹区域内套管止裂方法进行了分析,利用有限元分析方法,通过止裂系数f衡量套管的止裂效果,并对其影响因素进行了研究。结果表明,f与管道壁厚δ、裂纹半长a、套管位置Lx、套管壁厚sδ及套管长度Ls有关,与裂纹管道的管径Do无关。同时给出了不同形式下套管修复裂纹管道的推荐参数以及止裂系数f的拟合公式。     

高钢级管线钢止裂韧性评价中应力波的影响

通过对高钢级管线钢止裂韧性评价的研究现状以及管道断裂过程、CVN和DWTT测试过程中力的作用方式的分析,发现应力波对高钢级管线钢的裂纹扩展过程及止裂有重要影响,应该予以关注。分析了应力波对高钢级管线钢止裂过程的影响,如高级管线钢在冲击载荷作用下的断口异常和分层现象,应力波对高钢级管线钢载荷传递的影响等问题研究,可为解决高钢级天然气管线止裂评价问题提供有益的参考。     

西气东输二线用X80级钢管断裂韧性指标探讨

回顾了管线裂纹止裂研究的成果,通过实物试验分析表明,20世纪70年代的止裂公式在确定高韧性管线的止裂行为上已偏于危险。结合西气东输二线工程工况,提出了断裂韧性指标确定的原则和基本要求。根据不同标准对延性止裂的论述,通过止裂韧性研究,确定了西气东输二线用管止裂所需的韧性指标。     

基于CCUS 的CO2管道延性断裂机理及止裂控制研究进展

针对CO2输送管道运行过程中存在的延性断裂风险,从管道断裂机理和止裂控制两个方面综述了国内外研究进展,分析了不同相态、管材类型、杂质因素等初始条件对CO2管道断裂扩展规律的影响,总结分析了不同止裂控制方法的止裂原理和结构,以及不同类型止裂结构在试验和数值模拟中所体现的止裂效果。在综述基础上,归纳了当前CO2管道断裂机理及止裂控制研究方面需要深入研究的问题,并对相关研究内容进行了展望,包括裂纹裂尖处CO2热物性质与裂纹断裂扩展的耦合关系的研究、可靠的管道止裂准则的建立、适用于CO2管道的止裂结构的设计优化等,以期为CO2管道的合理设计、安全运行以及CCUS 技术的推广实施提供参考。     

X120管线钢管爆破试验及止裂设计的研究

为了研究X120(827 MPa)钢管的爆破容量从而正确评估钢管的结构性能,进行了一系列的全尺寸试验和有限元分析,同时进行了爆破和断裂止裂研究,进行了全尺寸止裂试验以评估X120钢管材料本身的止裂能力。爆破试验和分析的结果表明,该X120钢管有很强的抗内压能力。试验所讨论的模型未预测到X120管线钢管固有裂纹止裂所需要的韧性,但是,在不太严格的设计情况下,对于有固有裂纹止裂能力的X120钢管可能具有足够的止裂韧性。     

天然气分离器弦丝捕物片绕制机

介绍了天然气分离器弦丝捕物片绕制机的结构、原理,并设计、制造了弦丝捕物片绕制机,解决了手工绕制时钢丝间距不均匀、缠绕不紧密及效率不高等问题。     

三维断裂理论在管线钢安全评定中的应用

引入三维应力约束Tz理论和等效厚度概念 ,对三维裂纹的应力强度因子和断裂韧性的计算进行了改进 ,并通过含表面裂纹、单边和双边角裂纹的断裂试验验证了三维断裂理论用于油气输送管线钢剩余强度评定的可行性。试验结果表明 ,此管线钢中的裂纹起裂韧性Ki值随裂纹形态和方位的不同有较大差别 ,且都低于穿透裂纹的起裂值。经三维断裂理论分析后发现 ,所有三维裂纹形态的三维起裂韧性Kzimax都与穿透裂纹的三维起裂韧性Kzithrough值很接近。这说明三维起裂韧性Kzi基本与裂纹形态和几何尺寸无关 ,管线钢的断裂韧性得到统一。     

预应力混凝土圆罐绕丝阶段罐壁边界条件的测试

预应力装配式钢筋混凝土圆罐,在绕丝阶段的罐壁边界条件假定是否准确,对计算绕丝荷载产生的应力影响颇大。为了正确认识这一过程中罐壁两端边界约束的实际情况,我们对一个大型罐进行了实测。现将结果介绍如下: