海洋平台焊接接头低温疲劳裂纹扩展速率研究

针对海洋平台在交变载荷作用下的低温疲劳问题，对焊接接头处的低温疲劳裂纹扩展速率（da／dN）进行了研究。试样所用材料为海洋平台用钢ASTMA131，试样焊接接头的焊接工艺与实际管节点焊接工艺相同。试样接头部位承受弯曲循环载荷，试验环境温度分别为－25℃和20℃。通过对试验数据的处理，得出了低温和室温下的两条da／dN－ΔK曲线。结果表明，两曲线有一交点ΔKp，当应力强度因子幅值ΔK＜ΔKp时，低温环境下试样的da／dN低于室温，结构物偏于安全；当ΔK＞ΔKp时，低温环境下试样的da／dN大于室温，结构物偏于危险。     

基于断裂力学的海洋管道焊接接头疲劳寿命计算

在复杂的海洋环境中,海洋管道焊接接头是管道结构中容易发生疲劳失效的薄弱环节,对焊接接头的疲劳寿命进行预先计算和评估关乎整个管道系统的安全性和经济性。应用断裂力学方法分析了海洋管道焊接接头疲劳失效的规律,根据疲劳裂纹形成机理,推导出了疲劳裂纹扩展的萌生阶段、稳定扩展阶段的疲劳寿命数学计算表达式,进而计算出焊接接头的疲劳寿命。以X65海洋管道为例,对其进行了全尺寸疲劳寿命试验,并通过理论公式和试验结果相结合,得到了不同应力水平下海洋管道焊接接头疲劳寿命计算式。通过验证得出公式能够较准确得出疲劳寿命值,且能很好地预测X65海洋管道焊接接头疲劳寿命。为海洋管道焊接接头疲劳寿命判断提供了理论基础,同时为海洋管道焊接接头的检修工程安排提供了时间参考。     

海洋平台用钢板状焊接接头的低温疲劳试验

在ＰＬＧ－３００ＫＮ高频疲劳试验机上配备低温环境室及其控制系统，对海洋平台用钢（Ａ５３７）焊接接头在低温和室温下进行了疲劳试验。试验结果表明：在高应力幅区，当应力幅值大于低温安全临界应力幅值时，低温环境会降低焊接接头的疲劳寿命，安全性差；在低应力幅区，当应力幅值小于低温安全临界应力幅值时，低温环境反而会增加焊接接头的疲劳寿命，安全性好。在低温环境中，大的交变载荷对接头的疲劳强度影响很大。     

低温环境下海洋平台管节点的断裂力学分析

从冬季导管架海洋平台服役的工程实际出发 ,分析研究了管节点的低温疲劳裂纹扩展速率 ,给出了管节点表面裂纹扩展的主要控制变量应力强度因子的计算公式。经过对比和计算 ,得出了在 -2 5℃低温环境下管节点da/dN -ΔK关系式中材料参数c和m的具体值 ,为冬季海洋平台管节点剩余疲劳寿命的估算和安全性评估提供了依据。     

渤海平台构件疲劳分析的新方法

我国渤海的海冰对海上结构物的作用力,较波浪力尤为重要.海冰作用下,平台管节点构件承受的应力与海冰的破坏形式密切相关.海冰的破坏形式主要有挤压、屈曲、弯曲等.过去在计算应力时,只是按照一种破坏形式;本文综合起来考虑几种破坏形式并存.现有规范中,未给出低温冰载荷作用下的海洋结构用钢的疲劳寿命曲线,本文根据石油大学进行低温随机冰载作用下疲劳裂纹扩展试验的结果,给出了疲劳寿命曲线及其参数.在上述基础上,文章提出了管节点疲劳寿命计算的一种新方法.     

海洋工程构件的低温da／dN曲线

：在１００ｔＭＴＳ型电液伺服材料试验机上，分别做了海洋工程构件在弯曲和拉伸循环载荷作用下的疲劳裂纹扩展试验，得出了在低温环境下（－２５℃）两组试样的ｄａ／ｄＮ—ΔＫ曲线的变化规律。试验结果表明，两种情况下的ｄａ／ｄＮ—ΔＫ曲线均符合Ｐａｒｉｓ公式，在相同的ΔＫ下，弯曲疲劳的低温ｄａ／ｄＮ大于拉伸疲劳     

海洋平台疲劳分析与计算应用软件系统

OSFAC for Windows是运行在Windows系统下的海洋平台结构疲劳分析与计算软件系统,可以用于导管架平台构件的常规疲劳分析、疲劳裂纹扩展分析、疲劳可靠性分析、疲劳强度校核、含缺陷平台构件断裂评估及其断裂安全可靠性评估等。介绍该软件系统的各模块组成、计算流程、主要功能、安装与运行,并与SACS和FACTS等国外相关软件作了比较。     

蠕变－疲劳交互作用对高温低周疲劳寿命影响

多维应力状态下蠕变 疲劳交互作用对疲劳寿命(疲劳总寿命和裂纹扩展寿命)影响的研究表明,2.25Cr 1Mo材料无保持周期应变控制的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命可用其疲劳成分、蠕变成分和蠕变 疲劳交互作用成分3者的非线性组合来表征,即整个试样的失效过程中存在着蠕变 疲劳交互作用,且其蠕变和疲劳之间是正交互作用。由于这种蠕变 疲劳正交互作用的存在导致了试样或构件的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命的降低。利用Matlab对试验结果进行非线性多元回归,得到了用疲劳成分、蠕变成分和蠕变 疲劳交互成分表征的疲劳总寿命方程,定量地表征了该材料蠕变 疲劳交互作用下的疲劳总寿命和裂纹扩展寿命。     

海洋平台疲劳分析与计算应用软件系统

OSFAC for Windows是运行在WindoWS系统下的海洋平台结构疲劳分析与计算软件系统,可以用于导管架平台构件的常规疲劳分析、疲劳裂纹扩展分析、疲劳可靠性分析、疲劳强度校核、含缺陷平台构件断裂评估及其断裂安全可靠性评估等.介绍该软件系统的各模块组成、计算流程、主要功能、安装与运行,并与SACS和FACTS等国外相关软件作了比较.     

压力容器疲劳寿命的可靠性分析

介绍了压力容器结构的疲劳扩展寿命计算公式,考虑几种主要参数的不确定因素,应用蒙特卡罗法抽样计算了其中服从不同分布的随机变量值,得出了在一定置信度和一定可靠性下的疲劳裂纹扩展寿命以及在一定使用寿命时结构的失效概率。比较了不同初始裂纹尺寸和断裂韧度对疲劳寿命的影响。利用数值积分法编制了计算机程序。算例证明了此计算方法在疲劳寿命可靠性估计中的可应用性及其工程意义。     

X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能的研究

为了研究X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能,采用MTS和INSTRON万能力学试验机测得了全壁厚X80大应变钢管焊接接头的疲劳寿命及焊接热影响区的疲劳裂纹扩展速率,并采用Gleeble-3500热模拟试验研究了焊接热循环不同峰值温度对组织和性能的影响。结果表明,焊接接头的疲劳性能显著降低,在相同的疲劳寿命条件下,其疲劳裂纹应力降低约100 MPa以上;疲劳裂纹均在焊趾处萌生,并向内沿热影响区扩展;而疲劳裂纹在热影响区的扩展速率随其通过的不同区域而变化。经焊接热循环后,热影响区呈现弱化趋势,强度最低点出现在细晶区,然而细晶区良好的塑韧性有利于抑制疲劳裂纹扩展,改善疲劳性能。     

HFW钢管焊缝疲劳特性与疲劳寿命预测方法研究

受停输启用和供需变动的影响,油气管道的输送压力会发生周期性的变化,疲劳失效问题异常突出.特别是对于含有裂纹缺陷的管道,在疲劳载荷的作用下,若管道的应力强度因子幅超过疲劳裂纹扩展门槛值,裂纹就会发生疲劳扩展.当裂纹扩展到一定程度,超过管道运行压力下所能承受的临界缺陷极限尺寸,管道就会发生疲劳失效,从而影响到管道的使用寿命...     

21／4Cr—1Mo复杂应力状态下低周疲劳裂纹扩展规律评价

通过对有预制裂纹带缺口的圆柱形试样的常温、高温低周疲劳裂纹扩展试验,并应用ＮＨＲＤＳ有限元程序进行了缺口附近轴对称问题的循环应力、应变计算,研究了非均匀分布复杂应力状态下低周疲劳裂纹扩展规律。研究表明,２１４Ｃｒ－１Ｍｏ材料复杂应力状态下低周疲劳裂纹扩展速率可以采用当量应力强度因子范围表征。     

基于疲劳寿命模型的压力容器疲劳分析

含缺陷压力容器的疲劳分析是石油化工行业的一个重要课题,通过分析影响裂纹扩展寿命的多个随机因素及使用疲劳寿命模型,讨论了裂纹尺寸的计算方法。考虑压力容器所承受载荷、材料断裂韧度及裂纹尺寸等参数,使用一次二阶矩法和Monte Carlo法,得出了在一定可靠度下的疲劳裂纹扩展寿命,计算了一定使用寿命时结构的失效概率,比较了不同初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。算例表明,此方法可为含裂纹结构的概率损伤容限评估提供一定的理论依据。     

一种钻杆累积疲劳的预测方法

钻杆在服役过程中承受着苛刻的工作环境和复杂的交变载荷,这些易导致钻杆的疲劳失效。在定向钻井中,累积疲劳是钻杆发生故障的常见形式。传统理论认为,钻杆疲劳破坏的主要原因是由于钻杆在弯曲井眼中旋转时发生周期性交变弯曲应力所致。在前人研究的基础上,分析了钻杆在交变弯曲应力和拉应力共同作用下的交变应力状态,并基于损伤容限设计的假设,结合Paris疲劳裂纹扩展模型和Miner累积损伤理论,提出了一种基于疲劳裂纹扩展的钻杆累积疲劳程度预测方法,并给出了算例,指出该预测方法在钻杆管理方面的作用。     

焊缝余高及去应力退火对X80钢管焊接接头疲劳性能的影响

采用MTS Landmark 370型疲劳试验机研究了焊缝余高和去应力退火对X80大变形管线钢管焊接接头的拉-拉疲劳寿命的影响;采用显微硬度计和扫描电镜分析了焊接接头的硬度及疲劳断口形貌。结果表明:去除焊缝余高和去应力退火处理能够延长X80大变形管线钢管焊接接头的疲劳裂纹萌生寿命,提高其疲劳寿命;疲劳裂纹在内焊缝的焊趾处或者紧邻熔合线的热影响区萌生;焊缝余高引起的应力集中和热影响区软化是影响疲劳裂纹萌生的关键因素。     

压裂泵虚拟试验连杆疲劳性能研究

压裂泵动力端的连杆在交变载荷的作用下会产生疲劳裂纹,随后裂纹迅速扩展,直至连杆疲劳断裂失效。为了探究裂纹产生的位置及裂纹扩展的过程,进行连杆的3种极限工况的有限元静强度分析,结果表明:在连杆大头盖外圆面和螺栓台面的过渡区有应力集中,并且出现最大Mises 应力。连杆的疲劳分析结果表明:靠近连杆大头的连杆杆身部分、连杆大头盖外圆面和螺栓台面的过渡区是连杆疲劳安全系数最小的位置。裂纹的萌生和扩展都是发生在应力集中的区域,因此连杆在这2处区域萌生裂纹的可能性最大。在靠近连杆大头的连杆杆身部分的过渡区进行裂纹扩展模拟计算,分析了连杆的裂纹扩展规律,预测了连杆的疲劳裂纹寿命,结果表明:当裂纹长度为16.9 mm时,连杆的疲劳裂纹寿命约为8.85×10⁴次。     

X70管线钢管环焊接头氢脆敏感性研究

针对X70管线钢管环焊接头进行12 MPa总压、0.36 MPa氢分压下的缺口拉伸试验,研究焊接接头的氢脆敏感性变化,并结合断裂韧性试验和疲劳裂纹扩展速率试验对其的断裂韧性和裂纹扩展行为进行了研究。结果表明,热影响区位置的断面收缩率下降较明显,表现出较高的氢脆敏感性;与常温常压空气中的原始数据相比,X70钢热影响区在0.36 MPa氢分压环境下的裂纹尖端张开位移（CTOD）值下降了9.6%,断裂表面未出现二次裂纹;X70钢热影响区的疲劳裂纹扩展速率与空气环境相比增加了一个数量级,说明氢气能够增大材料的疲劳裂纹扩展速率,但根据实际管道压力波动情况,在0.36 MPa氢分压条件下X70钢管的氢脆敏感性较小。