穿透裂纹和表面半椭圆裂纹模型的失效评定曲线比较

针对弹塑性材料裂纹管道的J积分计算建立了等效穿透裂纹和表面半椭圆裂纹2种有限元模型。在等效穿透裂纹模型中应用了1／4节点单元，在表面裂纹模型中采用了线弹簧单元。用这2种模型计算J积分，分别对3个实际含裂纹管段建立了失效评定曲线。比较了2种模型的失效评定曲线和R6通用曲线的差别，指出穿透裂纹模型偏于保守，建议在油气管道断裂的工程评定中采用半椭圆表面裂纹模型。     

含裂纹锻造三通管有限元计算及安全评定

针对某直型锻造三通管长380 mm、深10 mm的表面裂纹经过打磨及补焊处理后仍无法完全排除其内部存在类似尺寸裂纹的情况,需进行应力分析及强度评定。为此,建立锻造三通管的三维模型,利用有限元计算软件ANSYS进行应力计算,得到了工作状态下其应力的分布状况,确定了结构的危险区域,用JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》规定的方法校核了该锻造三通管的强度,并应用GB/T 19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》规定的方法,对其继续使用的安全性进行了评定,结果表明,该锻造三通管经过打磨及补焊处理后仍存在安全隐患。     

含埋藏裂纹缺陷X80长输管线的安全评定

应用GB／T 19624-2004对含埋藏裂纹缺陷的长输管线进行安全评定,评定过程中选取了4种不同壁厚的X80管段进行简化评定,绘制出了失效评定图并给出了容限裂纹尺寸。基于GB／T 19624-2004中的简化评定,开发出了含埋藏裂纹缺陷的长输管线安全评定系统,该软件减少了安全评定过程中计算的工作量,提高了长输管线的安全评定工作效率,降低了评定的难度。     

长输油气管道裂纹失效案例调研

裂纹是管道的一种严重缺陷,可导致管道的突然开裂失效。通过对美国和加拿大管道裂纹失效案例调研,对比分析了北美地区国家及国内油气管道裂纹失效情况。结合典型失效案例从管道裂纹类型、失效原因等角度梳理了管道裂纹失效的主要风险类型、管控经验及相关法规标准,为国内油气管道裂纹失效的风险分析和相关决策支持提供参考。     

X80螺旋埋弧焊管对接环焊接头失效裂纹分析

通过化学成分、微观组织、断口形貌分析等方法对某管线建设中X80螺旋埋弧焊管环焊接头裂纹产生的原因进行了研究。结果表明,裂纹出现于对接焊缝焊趾处,呈现沿晶+穿晶的开裂形貌,属于焊接冷裂纹。焊接接头气孔、夹渣和焊接死口处拘束应力过高是裂纹产生的主要原因,焊接工艺不当是裂纹产生的直接诱因,焊接前对管径周向全尺寸进行预热是防止该裂纹产生的主要途径。     

X80M钢级长输管道环焊缝裂纹成因及适用性分析

为研究某项目X80M钢级长输管道环焊缝裂纹成因及服役适用性,采用无损检测、水压物理模拟试验分析了含裂纹缺陷管道强度和裂纹扩展状况。通过裂纹解剖及金相分析确定了裂纹成因,采用含缺陷油气管道剩余强度评价方法对裂纹缺陷进行了评价。结果表明：水压物理模拟试验前后环焊缝裂纹尺寸无明显扩展,位置无变化,缺陷类型为环焊缝环向裂纹缺陷,裂纹成因为熔铜开裂,该类型裂纹缺陷均可接受,含该类型缺陷管道服役适用性良好。该研究结果对分析类似管道环焊缝裂纹成因及管道服役适用性具有一定参考价值。     

X70M厚板管线钢及管线管质量控制

为了满足管线钢用户对X70M厚板管线钢及管线管在夹杂物、板坯偏析、强度波动范围和DWTT性能等方面越来越严苛的要求,采用产品质量先期策划（APQP）方法和一贯制质量管理模式,优化生产工艺,识别关键工序控制点并加强过程稳定性控制。结果表明,该方法明显提高了X70M厚板管线钢和大直径焊管的性能稳定性和质量水平,生产的钢板及加工后的钢管均能满足用户的高标准要求。     

含裂纹缺陷油气管道环焊缝特征分析及修复方法讨论

从开挖原因、开挖检测结果和适用性评价结果三个方面,分析了43道含裂纹缺陷油气管道环焊缝的特点和规律。分析结果表明,43道裂纹焊缝中,黑口、三口和变壁厚口的比例为72%,抽检发现存在裂纹的焊口的比例为23%。其中20.9%的裂纹位于管道底部6点钟位置,除此之外,分别有39.5%和37.2%的裂纹位于管道顶部和管道侧面。这些环焊缝裂纹形成的主要原因是环焊缝焊接时没有按照标准规定的焊接工艺进行焊接。推荐主要采用RT、UT和MT检测方法或者采用TOFD和PAUT检测方法进行环焊缝无损检测。最后,在现有标准的基础上,提出了环焊缝修复方法。     

基于等效体积法的含缺陷海底管道完整性失效判据研究

海底管道的缺陷是威胁海底管道安全运行的重要因素。为了改善现有失效准则的局限性,更准确地研究管道损伤对X60海管的影响,建立有限元模型,并利用真实爆破压力对模型进行验证,分析70组含不同缺陷管道失效时云图中各应力区域的等效体积,总结出缺陷参数对管道失效模式的影响规律;并引入抗拉强度和垮塌载荷,得到一种基于等效体积法的含缺陷海底管道完整性失效判据,在该判据的基础上拟合出失效压力计算模型。研究表明:采用塑性垮塌失效模型是最适用于该管道的现有失效判定方法;缺陷的长度、深度对管道的失效模式影响较大;对比现有准则,基于等效体积法的失效判据可以定量描述含缺陷管道的失效条件;失效压力模型可用于X60管道失效压力的预测,进而验证了失效判据的适用性。     

X80管线钢焊缝横向冷裂纹G-BOP试验研究

为了确定X80管线钢焊缝横向冷裂纹敏感性影响因素,选用焊缝横向冷裂纹G-BOP（gapped bead-on-plate）试验方法,利用有限元分析计算平板焊缝应力集中部位,在模拟极端的环境温度、湿度以及预热温度的情况下,观察实际平板对接焊缝表面裂纹情况。试验结果显示,X80管线钢横向裂纹对环境湿度、温度以及预热温度不敏感。研究表明,利用这种简便、经济、实用的小型试验方法研究焊缝横向冷裂纹敏感性,对指导实际生产将起重要作用,并可为X80管线钢管环焊工艺的制定提供指导。     

基于BS7910标准含埋藏裂纹缺陷X80长输管线的二级安全评定

以X80长输管线为研究对象,基于“合于使用”的原则,针对在管线实际生产过程中检测到的埋藏裂纹缺陷进行安全评定。评定过程中采用BS7910-2005标;住中的二级评定方法,对管道焊缝中存在的不同位置、间距和数量条件下的埋藏裂纹缺陷进行安全评定。评定结果表明,6处埋藏裂纹缺陷均在标准允许范围内,满足“合于使用”标准,管线可以正常运行。     

0.8设计系数用X80管线钢失效评估曲线研究

为了研究西气东输三线用0.8设计系数X80管线钢断裂性能,通过单轴拉伸和断裂韧性试验建立失效评估曲线和拟合方程,对3种不同屈强比的0.8设计系数X80管线钢管进行了失效评估。结果表明:与常用X80管材的失效评估曲线不同,选择3曲线并不是最保守曲线;高、低屈强比钢管的评估曲线在载荷比大于某一临界值时发生分离,高屈强比钢管的评估曲线在低屈强比钢管的评估曲线之下;屈强比大于0.9时,安全应用范围迅速减小。     

一种X80管线钢焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值的研究

采用疲劳试验、显微分析方法和力学性能分析等手段,对焊接热输入为20 kJ/cm的一种X80管线钢焊接接头在不同应力比条件下的疲劳裂纹门槛值进行了研究。研究结果表明,随着应力比的增加,疲劳裂纹扩展速率da/dN增大,疲劳裂纹扩展门槛值呈逐渐降低的趋势。在热输入为20 kJ/cm时,焊缝的组织以针状铁素体为主,含少量多边形铁素体,有很好的韧性。     

基于应变设计的X80螺旋埋弧焊管

研究了应用于北极地区的某管线X80螺旋埋弧焊管,对其母材、焊接热影响区的强度和韧性、环焊缝的韧性、环焊缝和管体纵向之间的过匹配进行了分析。研究结果表明,X80螺旋焊管能够满足北极地区基于应变设计的苛刻要求。另外,焊接工艺的选择对焊接热影响区韧性有显著的影响,修改焊接工艺可以改进焊缝性能,管体横向和纵向强度之间适当的平衡可以实现环焊缝与管体的过匹配。     

X80管线钢焊接性能试验研究

焊接性能是衡量管线钢性能的一项重要指标。针对武钢新近开发的高性能X80管线钢进行了焊接性能研究。在常温及100℃内预热进行焊接热影响区最高硬度试验及小铁研试验,结果表明,X80钢淬硬倾向小,裂纹敏感性低;采用武钢开发的焊接材料进行焊接,气保焊及埋弧焊焊接接头具有优良的力学性能,显示出X80钢及所用焊接材料优良的焊接性能。     

Nb-Cr X80管线钢管焊接接头可靠性分析

在力学性能测试的基础上,应用英国标准协会BS 7910-2005标准对两种不同焊接工艺下的Nb-Cr X80管线钢焊接接头含裂纹型缺陷的失效评定进行了研究。结果表明,同一焊缝二级评定中,由于2B级评定相对于2A级采用了真应力一真应变数据,因而更能反映所评定材料的抗断裂性能。对于相同尺寸的表面裂纹和埋藏裂纹,表面裂纹的危险性要大于埋藏裂纹;对于埋藏裂纹,其在焊接接头中的位置影响评定结果,距离表面越近,其危险性越大。当环焊缝接头存在尺寸为3．2mm×1mm的裂纹时,各评定点均在评定曲线可接受范围内,表明焊接接头的结构是安全的。     

感应加热弯管用X80钢的组织性能研究

对鞍钢生产的X80感应加热弯管用钢的化学成分与力学性能进行了分析,采用高C成分设计,经典型的两阶段工艺轧制后,材料性能完全达到了标准要求;对其冲击断口形貌、显微组织、析出相及位错等进行了详细的研究。结果表明,采用高C成分设计的X80弯管用钢轧后可以得到以针状铁素体和粒状贝氏体为主的复合组织,析出相晶粒细小弥散,基体中具有高密度位错,性能完全满足标准要求。     

管道工程用厚壁大口径X80热挤压三通性能试验研究

在油气输送管道工程中,为了满足输送介质分流和变向,需要大量的高强度、高韧性三通等管道结构件。使用热挤压成型方式,并优化各项热处理工艺参数,试制了X80热挤压三通,并对其力学性能和微观组织进行了试验和分析。试验结果表明,试制的三通拉伸性能达到X80级钢管性能,低温冲击韧性性能优良。