椭球缺陷连续管疲劳寿命分析

为防止连续管在作业过程中突然断裂,对含缺陷连续管的疲劳寿命要有一定的预测。用有限元模拟含不同尺寸椭球缺陷的连续管在零内压情况下卷绕矫直过程中的变形和疲劳,并分别用等效应变法和临界面法估算出相应的疲劳寿命,绘制成相应图表。缺陷尺寸包括其他方向上尺寸不变情况下的不同长度、不同深度和不同宽度。缺陷尺寸变化,疲劳寿命也会相应变化,其中长度方向变化对连续管疲劳寿命的影响大于深度方向和宽度方向的影响。研究结果有助于提高连续管设计水平和连续管使用寿命的预估能力,有助于减少疲劳事故所造成的人员和财产损失。     

体积型缺陷几何参数对连续油管疲劳寿命影响

连续油管服役环境恶劣,外表面体积型缺陷会造成局部应力集中和严重的局部塑形变形,诱发微观裂纹,使其过早地疲劳失效。为了保证连续油管应用的安全性和经济性,必须考虑体积型缺陷的深度、长度、宽度对连续油管疲劳寿命的影响。采用ABAQUS软件模拟含体积型缺陷连续油管周期弯曲过程,拟合出体积型缺陷几何参数与应变集中系数的关系式,得到含体积型缺陷连续油管疲劳寿命预测公式。分析结果表明:在内压低于30 MPa时疲劳寿命随缺陷深度的增加而减小,随长度的增加而小幅度增加,随宽度的增加而减小;内压高于30 MPa时缺陷几何参数对疲劳寿命影响较小。为体积型缺陷进行打磨修复提供参考。     

内腐蚀管道最小剩余壁厚有限元分析

针对内腐蚀管道缺陷处泄露失效问题,建立三维管道有限元模型预测管道的失效压力,并求解最小剩余壁厚,探究管道壁厚、管道内压、缺陷尺寸对最小剩余壁厚的影响。研究结果表明:缺陷深度和长度是主要影响失效压力的因素,宽度影响较小,可忽略宽度方向尺寸的变化;有限元计算的最小剩余壁厚结果与实验结果吻合较好,结果可以满足工程实际应用。     

连续油管疲劳寿命的预测及模糊优选

连续油管的失效主要是弯曲疲劳失效。疲劳寿命是衡量其可靠性的关键指标。而目前连续油管疲劳寿命预测理论还很不成熟。现文利用等效应力建立了连续油管的疲劳寿命估计模型;并根据理论模型,综合考虑连续油管使用的实际条件和有关因素,对连续油管的疲劳寿命预测模型进行了模糊处理,得到了连续油管的模糊可靠性寿命,并用现场实例进行了验证说明。     

基于损伤力学的HL级抽油杆疲劳分析研究

抽油杆在使用过程中受到损伤会对其安全性能造成影响。为分析损伤对HL级抽油杆安全性能的影响程度,根据损伤力学原理建立了抽油杆疲劳损伤演化模型,采用有效应力法与ANSYS有限元软件,对裂纹损伤、蚀坑损伤和偏磨损伤3种损伤形式下HL级抽油杆的剩余疲劳寿命进行了数值模拟。通过正交试验分析了3种损伤形式下深度、宽度、角度等影响因素对HL级抽油杆剩余疲劳寿命的影响,并利用多元回归方法得到了疲劳寿命与影响因素的关系式。模拟结果表明,3种损伤形式下影响抽油杆疲劳寿命的因素,按影响程度高低排列:裂纹损伤,依次为裂纹的位置、角度、深度和宽度;蚀坑损伤,依次为蚀坑的位置、深度和半径;偏磨损伤,依次为偏磨的位置、深度和长度。3种损伤形式下HL级抽油杆疲劳寿命与影响因素回归关系式的调整决定系数分别为82.0%、94.0%和90.9%。研究结果表明:损伤位置对HL级抽油杆疲劳寿命的影响极其显著;裂纹深度、角度,蚀坑深度和半径及偏磨深度的影响显著;裂纹宽度也有一定影响。3种损伤形式下HL级抽油杆疲劳寿命与影响因素的回归关系式,可为判断HL级抽油杆的剩余寿命提供依据。      

连续管疲劳寿命试验研究

摘 要:针对油田连续管实际作业工况,研制开发出了基于塑性变形下的连续管低周疲劳试验机。通过CT80钢级连续管疲劳试验表明,随着连续管管径减小或壁厚增加,疲劳寿命明显增加;管内压力增加时,疲劳寿命明显降低;同钢级连续管屈服强度越高,疲劳寿命越高。同时表明,连续管表面缺陷和内部夹杂物会对其疲劳寿命产生极大影响,缺陷和夹杂物尺寸越大,疲劳寿命越低;带有环焊缝对接接头的连续管疲劳寿命明显低于管体寿命。     

腐蚀缺陷对高压管汇剩余强度的影响分析

对含缺陷的高压管汇进行剩余强度分析很有必要。借助ANSYS有限元分析软件,针对高压管汇常见的内腐蚀缺陷类型,建立矩形均匀腐蚀和球形凹坑腐蚀模型,分析缺陷类型以及形状参数对高压管汇剩余强度的影响。建模时在腐蚀高压直管模型的轴向及环向对称面上加对称约束,为了防止模型产生刚体位移,在纵向对称面外侧加径向方向约束。分析结果认为,缺陷长度和深度对高压直管所受应力的影响较大,宽度对应力的影响较小;凹坑群沿轴向分布时,随缺陷中心距离的增大,缺陷处应力集中程度有减小的趋势。     

压力容器凹坑缺陷的尺寸效应对疲劳寿命的影响

凹坑缺陷是压力容器中较为常见的典型体积缺陷。由于凹坑缺陷形成的原因有多种,产生的凹坑形状各异、尺寸不同,对设备的安全影响也各不同。凹坑缺陷的存在,导致应力集中,产生局部峰值应力,在长期的交变载荷作用下,会造成设备的疲劳破坏,缩短设备的使用寿命。本文采用有限元数值分析的方法,重点分析了凹坑尺寸效应与容器疲劳寿命的关系。为今后对凹坑缺陷的安全评定及检修提供参考。     

非线性有限元法用于腐蚀管道失效压力预测

采用非线性有限元法建立了含缺陷管道爆破失效的数值模型,以此预测腐蚀缺陷管道的失效压力。分析了模型中的单元划分、材料模式、非线性求解方法、失效判据等技术要点,对不同管材、规格以及缺陷尺寸的全尺寸管道爆破试验结果进行了分析和计算,验证了所建模型的准确性。基于有限元计算结果,同时考虑缺陷长度、深度、宽度等因素的影响,拟合出含缺陷管道的失效压力预测公式,与其他方法以及试验结果相比,该公式计算误差较小。     

不同内压作用下连续管疲劳寿命有限元分析

为了弥补理论计算难以准确预测连续管疲劳寿命的不足,用ANSYS Workbench有限元分析软件建立了工作状态的连续管三维有限元力学分析模型,给出了连续管疲劳寿命有限元分析步骤,分析了不同内压作用下连续管的疲劳寿命,考察了壁厚对连续管疲劳寿命的影响,并与之前文献通过试验方法得到的结果进行比较。研究结果表明:不同内压作用下,不同壁厚连续管疲劳寿命有限元软件计算结果与试验结果趋势相同,最大误差小于8.46%,平均误差5.84%~7.04%,满足工程精度要求,可以采用有限元方法进行连续管疲劳寿命分析;增加壁厚不仅可以增加连续管的强度,还可以延长其疲劳寿命。     

连续管疲劳寿命预测软件开发及应用

连续管在作业过程中,复杂的周期性载荷作用、腐蚀、机械损伤、制造缺陷和人为误操作等都会导致连续管寿命的缩短。为此,基于Qt平台、疲劳寿命理论和国内外大量经验数据开发出了连续管疲劳寿命预测软件。通过该软件计算分析了连续管弯曲半径、壁厚和内压等对其疲劳寿命的影响,并进行了可行性验证。分析结果表明:该软件能够有效地计算出连续管疲劳寿命值;连续管内部压力的增大使其疲劳寿命的缩短由快速到缓慢,当内压增大到一定值时,连续管基本失去承载能力;选择合适的滚筒尺寸可以延长连续管的使用寿命;建议选用壁厚较大或者变壁厚的连续管。该软件的开发对连续管在工程中的应用和安全评估具有重要的指导意义。     

基于椭圆度及壁厚参数的连续油管低周疲劳寿命预测

连续油管在每次起下作业中经历多次弯曲—拉直塑性变形,低周疲劳失效事故时有发生。依据连续油管工作状态,设计了专用的连续油管疲劳寿命装置和试件。对?60.325 mm连续油管进行了疲劳寿命实验,得到了不同循环次数下连续油管椭圆度、壁厚变化值,基于数学回归方法拟合出椭圆度及壁厚随循环次数计算公式,给出了低周疲劳寿命公式。研究结果表明,连续油管的疲劳寿命符合率达到90%,因此,采用新的计算方法能够为工程连续油管失效预测及控制提供理论依据。     

连续油管疲劳寿命模型与试验机的发展概述

随着连续油管应用范围的扩展,以及连续油管制造技术和焊缝热处理技术的改进,不断有更高钢级和更大直径的连续油管投入到三高油气田中应用,但这些新材料疲劳模型的测试数据还不完善。对连续油管弯曲低周疲劳损伤过程进行调研及国内外连续油管疲劳寿命预测模型的发展进行分析,发现国内外逐渐考虑缺陷和现场测量数据影响因素来改进疲劳寿命预测模型。疲劳寿命模型的基础数据来源于疲劳试验机的试验数据,使得连续油管疲劳试验装置得到较快的发展,并对国内外的疲劳试验机发展现状进行归纳。目前,连续油管疲劳试验机已经能模拟钻修井各种实际工况下多种载荷下的疲劳,但缺乏对连续油管进行系统和大量样品的试验。连续油管疲劳寿命预测模型具有一定指导性,但不能准确预测现场剩余寿命,还需要进一步的完善和改进疲劳预测模型。     

影响连续油管疲劳寿命的因素分析

疲劳寿命是衡量连续油管质量好坏的关键 ,分析影响连续油管疲劳寿命的因素 ,对提高连续油管寿命 ,指导其选择引进和应用管理 ,以及连续油管作业技术的推广应用都具有重要意义。通过对连续油管应力和最终拉伸强度的计算 ,建立了连续油管疲劳寿命预测模型。利用图表法分析得知 ,连续油管的疲劳寿命随内部压力的增加而急剧降低 ;外径尺寸越大的连续油管 ,疲劳寿命越低 ;其疲劳寿命随卷筒直径和导向拱弯曲半径的增大而增大 ;随连续油管材料抗拉强度的提高 ,其疲劳寿命明显增加。并据此提出建议 :( 1 )优先选用抗拉强度高的连续油管材料 ;( 2 )应尽量增大卷筒直径和导向拱的弯曲半径 ;( 3)应尽量增加大直径连续油管的壁厚 ;( 4 )在满足使用要求的前提下 ,应优先选用小直径连续油管。     

连续油管在弯曲和内压共同作用下的疲劳寿命分析

连续油管在工作时除受卷绕弯曲和拉伸载荷作用外，管内常受到内压作用，承受三轴应力。根据疲劳强度理论，对连续油管在三轴应力作用下的疲劳寿命进行分析，结果表明，连续油管在三轴应力下的疲劳失效属于低周疲劳问题，疲劳寿命较短；内压大于一定值后，疲劳寿命急剧下降；改进连续油管作业装置，不用导向架，可大大延长连续油管使用时间。     

连续油管卷曲低周疲劳寿命预测

弯曲和内压作用下产生的疲劳是造成连续油管失效的主要原因,在疲劳曲线上按其破坏的循环数N划分,属于典型的低周疲劳问题。以三参数幂函数能量法(3SE)和梁弯曲理论为基础,结合连续油管的承载状态,考察其疲劳寿命及影响因素。实例分析表明,连续油管循环次数随卷绕半径的增大而增大,但基于材料本身特征,存在一个卷绕半径极限,超过该值时通过增大卷绕半径的方法来提高连续油管循环寿命无太大意义;3SE方法在寿命预测精度上优于传统Manson-Coffin方法,对于连续油管作业过程中涉及的低周疲劳问题及寿命预测具有一定的借鉴作用。     

预弯曲连续油管及其疲劳寿命预测

介绍了一种提高连续油管疲劳寿命的新技术--预弯曲连续油管技术,对预弯曲连续油管进行了受力分析和强度校核,分析了现场作业过程中预弯曲连续油管应力循环特征。在对称循环和脉动循环下的疲劳实验数据基础上,用拟合法和插值法建立了任意循环下预弯曲连续油管的疲劳寿命预测模型,简单对比了预弯曲连续油管和直连续油管的疲劳寿命。初步计算表明:预弯曲连续油管技术可以成倍地提高连续油管的疲劳寿命。     

连续管井口疲劳寿命预测方法研究

连续管作业过程是大变形塑性过程。通过理论分析和有限元分析相结合的方法,在对连续管因弯曲引起的轴向应变、环向应变和径向应变进行分析的基础上,建立了连续管疲劳寿命预测模型。试验对比分析结果表明,此模型可以较好地预测连续管的寿命;同时指出:随着循环次数的增加,连续管的直径也在增大,平均应变水平随之增大,而壁厚在减小,所以表现为连续管越接近损伤极限,每次的损伤值也越大。