含体积型缺陷钢管的剩余强度计算与水压爆破试验验证

采用几个国际上的主流评价方法分别对63根含体积型缺陷的低钢级钢管和X70高钢级钢管进行了剩余强度计算,并将计算结果与钢管实物水压爆破试验结果进行对比验证。针对低钢级钢管的失效压力预测,API 579-1的计算方法更为准确、安全,更适用于工程。修正ASME B31G计算方法的准确性仅次于API 579-1,但其计算结果的安全性与传统ASME B31G、BS 7910和PCORRC一样,都偏于危险。针对高钢级钢管的失效压力预测,ASME B31G传统和修正计算方法均较为准确、安全可靠。而API 579-1的计算结果偏于保守,BS 7910和PCORRC的计算结果分散性较大。     

高钢级管道环焊缝承载能力全尺寸试验研究

针对含缺陷的X80管道环焊缝,利用全尺寸弯曲试验、力学性能测试和失效评估分析等方法对环焊缝缺陷失效的类型及其承载能力进行了研究和分析,结果表明：试验钢管环焊缝在轴向载荷作用下管道内表面的缺陷在弯曲及内压作用下扩展至管道外表面,从而引发管道泄漏。管道内表面缺陷的开裂方式为可控的延性裂纹扩展形式;钢管弯曲至环焊缝泄漏过程中,钢管母材最大轴向拉伸应变为1.06%,全尺寸试验结果与计算结果一致性较好,可以确定管道的拉伸应变为0.79%。     

含缺陷油气管道剩余疲劳寿命的预测

采用Paris公式计算分析了含轴向表面裂纹油气输送管的疲劳裂纹扩展过程 ,通过含缺陷油气输送管的全尺寸实物疲劳试验 ,对所采用的含缺陷管道疲劳寿命预测方法的计算结果做了实验验证 ,结果表明 ,含缺陷管道的疲劳寿命数值计算结果与实物试验结果基本吻合 ,采用Paris公式以及Zahoor等提出的管道表面裂纹尖端应力强度因子表达式进行油气输送管道的疲劳寿命计算分析是可行的。由分析和计算得知 ,含表面裂纹缺陷钢管疲劳加载周期为 1465次 ,考虑安全裕度 ,其剩余疲劳寿命约为 2 0a。含外表面裂纹疲劳扩展过程分为疲劳裂纹稳定扩展和疲劳裂纹快速失稳扩展两个阶段 ,前者的扩展周期较长 ,后者的扩展周期相对较短。     

输气管道环焊缝表面裂纹管道极限载荷计算方法

为了便于对天然气长输管道环焊缝缺陷进行准确快速的安全评估,建立了考虑裂纹尖端奇异性的含环焊缝缺陷的有限元模型,计算了不同缺陷尺寸下的管道环焊缝裂纹J积分,分析了焊缝匹配系数及材料硬化指数对J积分的影响,进而研究了基于J积分理论的含缺陷管道的极限载荷影响因素,并在此基础上提出了适用于特定匹配系数和材料硬化指数情况下能够实现J积分及极限载荷快速求解的工程计算公式。研究结果表明:①根据有限元计算结果拟合的工程计算公式具有较高的精度,可以满足较大缺陷几何尺寸范围内J积分求解,实现含环焊缝裂纹缺陷的管道极限载荷求解;②含环焊缝缺陷管道的裂纹J积分与缺陷尺寸、材料属性以及焊缝匹配系数密切相关,含缺陷管道的极限载荷会随着裂纹尺寸的增加而降低,而随着材料硬化指数的增大而增大;③对含环焊缝中心线处表面裂纹的X80钢制管道而言,低匹配焊接管道极限承载能力要弱于高匹配或等匹配焊接管道。结论认为,该研究成果可为现役输气管道的安全评价及完整性管理提供参考。     

含轴向裂纹等径焊制三通的塑性极限载荷

在几个简化假设的前提下 ,采用弹塑性有限元方法 ,系统分析了内压下含轴向裂纹的等径焊制三通的极限载荷及其变化规律 ,分别给出了含轴向裂纹、穿透型裂纹及表面裂纹的三通极限载荷的估算公式 ,并将估算公式计算出的值与有限元数值解进行了比较。结果表明 ,深短裂纹和浅表面裂纹对极限载荷影响很小 ,内表面和外表面两种裂纹形式对极限载荷的影响差别不大 ,可采用外表面裂纹来分析 ;给出的估算公式具有较高的精度和合理的保守性     

腐蚀管线剩余强度评估的研究进展

美国评估腐蚀管线的B31G准则偏于保守,后来对B31G准则作了必要的修正。一些学者针对B31G准则的进一步研究中,考虑了轴向载荷、弯矩、腐蚀宽度以及腐蚀缺陷螺旋角对管线的影响,提出了几种不同的腐蚀管线评估方法,即有限元分析方法、基于弹塑性理论极限的分析方法和基于可靠性理论的可靠性评估方法。指出我国今后的研究应考虑更复杂的腐蚀形状、载荷情况、环境条件及介质的影响,重点研究影响可靠性的各随机变量的概率分布及统计特性,把各种评估方法综合起来,建立腐蚀管线剩余强度的评估体系。     

含轴向裂纹等径焊制三通的塑料性极限载荷

在几个简化假设的前提下,采用弹塑性有限元方法,系统分析了内压下含轴向裂纹的等径焊制三通的极限载荷及其变化规律。分别给出了含轴向裂纹、穿透型裂纹及表面裂纹的三通极限载荷的估算公式,并将估算公式计算出的值与有限元数值解进行了比较。结果表明,深短裂纹和浅表面裂纹对极限载荷影响很小,内表面和外表面两种裂纹形式对极限载荷的影响差别不大;可采用外表面裂纹来分析;给出的估算公式具有较高的精度和合理的保守性。     

压弯载荷下底部减薄三通塑性极限载荷分析

采用有限元分析软件ANSYS,对常见等径三通进行数值模拟分析,求得内压与弯矩联合作用下的塑性极限载荷有限元解;研究了不同比例内压、面外弯矩联合载荷作用下,底部减薄尺寸对三通失效模式和极限承载能力的影响。研究结果表明,无量纲化的底部减薄深度c≥0.4时,缺陷的存在才会对三通极限承载能力有显著影响。内压较大时,轴向减薄尺寸是造成底部塑性失效的主要因素。通过对大量算例的拟合,提出了压弯联合载荷作用下含底部减薄三通的塑性极限载荷工程估算公式。     

含气孔缺陷球形压力容器极限载荷的研究

为寻求气孔对球形压力容器极限载荷的影响 ,通过弹塑性有限元法和极限分析方法 ,对含气孔缺陷的球形压力容器极限载荷进行了计算 ,得出含气孔缺陷球壳极限载荷随气孔的长短轴比A/B ,相对深度 2C/T的增大而减小的规律。同时分析了其塑性区扩展过程和失效模式 ,得出两种塑性失效模式 :含小气孔 (A/B和 2C/T均小 )球壳失效模式是整体破坏 ;含大气孔(A/B和 2C/T均大 )球壳产生局部塑性铰 ,其失效模式是局部泄漏。最后 ,把气孔影响球壳极限载荷的多种因素化简为无量纲参数G0 来反映气孔缺陷的特征 ,并以G0 来拟合极限载荷计算公式。     

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。     

基于壳牌标准的螺旋埋弧焊管超声波探伤设备改造

为了实现大壁厚螺旋埋弧焊管焊缝超声波探伤100%覆盖扫查,对螺旋埋弧焊管自动超声波探伤的几种标准进行了对比,重点分析了壳牌管线钢管标准DEP 31.40.20.37－Gen与其他标准不同之处,以及对螺旋埋弧焊管自动超声波探伤设备的要求,明确了不同壁厚钢管执行壳牌标准时焊缝探架上每个探头的作用和焊缝探伤的区域。针对目前螺旋焊管自动超声波探伤设备执行壳牌标准存在的问题提出了设备改造方案。设备改造后,超声波探伤能力得到了提高,钢管焊缝质量得到了保证。     

国产ERW钢管在海底管道的应用

海洋石油工程开发海底管道的ERW钢管,通常从国外进口,进口ERW海管材料价格昂贵,交货期很长,手续繁琐。提升国产化ERW钢管制作工艺,解决高频焊缝的熔融技术,使其达到海管技术要求,满足海管的标准是关键环节。通过对钢板卷生产和ERW钢管生产厂家的生产能力和技术水平进行调研和评估,通过试制和小批量试生产,优化ERW钢管制造工艺和技术,使得ERW钢管技术指标符合海管要求,并首次应用国产ERw钢管作为海管。经过实际生产运转检验证明,国内ERW钢管可以应用于海底管道。     

数值模拟技术在焊管成型工艺研究中的应用进展

数值模拟技术是工程领域常用的研究方法,被广泛应用于塑性成型研究中。钢管成型是典型的非线性过程,传统的研究方法在这方面有一定的局限性,数值模拟技术在焊管成型研究中发挥了重要的作用。介绍了近年来国内外数值模拟在焊管（包括ERW,UOE和JCOE焊管等）成型中的应用进展情况。     

我国管道钢管的发展方向

论述了我国９０年代以来管道建设方面的特点，并相信在未来的十年，将形成我国管道工业的第二个发展高潮。分别就管线钢钢级，大力发展直缝埋弧焊管，完善及发展我国ＥＲＷ钢管，包辛格效应和研究开发抗氢致裂纹管材等几个方面做了较深入分析，指出了我国管道钢管的发展方向。     

ERW钢管焊缝冲击韧性影响要素分析

如何提高ERW钢管焊缝冲击韧性是制管技术中的一大难题。在大量生产实践的基础上分析了影响ERW直缝电阻焊钢管焊缝冲击韧性的各种因素。指出,为了进一步提高焊缝的冲击韧性,满足长输管线对ERW钢管提出的高韧性要求,需要从控制原材料钢卷质量入手,结合制管工艺,加强成型、焊接及焊后在线热处理的质量控制。     

在现代化钢铁联合企业建设大中直径电阻焊管机组的必要性

对我国的电阻焊管工业的生产情况作了分析，并指出造成这种情况的主客观原因。为借鉴钢管工业发达国家的经验，文章列举了美国、日本、德国、前苏联等国电阻焊管生产厂家的焊管机组的配置情况及其板带生产的相互关系。结合我国的情况，参考国外经验，文章提出了调整我国电阻焊管规格结构和品种结构的意见，并建议在有现代化炼钢及带钢生产的钢铁联合企业里，建设大中直径电阻焊管机组，使我国在焊管的品种上的规格上赶上国际水平，以     

ERW热减径盘卷状钢管“PIC”生产技术的开发

以汽车为中心的工程机械用中空长尺钢管和溜冰场冷冻设备用传热配管为主体的长尺配管应用领域,前者从降低车体重量,连续化自动化生产降低成本观点积极使用电焊长尺钢管;后者为提高施工效率削减焊接接头数量而降低成本,试图使用超长尺钢管。新日本制铁公司光制铁所根据用户这种要求,把电焊钢管经过连续热减径轧制,采用线材生产工艺卷取技术开发出ＥＲＷ热减径盘卷状钢管“ＰＩＣ”（ＰｉｐｅｉｎＣｏｉｌ）。独创产品ＰＩＣ钢管已经有商品出售,并建立起电焊钢管焊接区性能健全技术,热减径卷取技术和长尺管材质量保证技术,同时还建立起连续伸管和矫直技术,内面涂覆技术等二次加工技术。采取上述措施已经成功生产和销售具有冷加工性能、耐腐蚀性能、施工性和经济效益良好的ＰＩＣ制品     

低中压锅炉用电阻焊钢管的研制

随着我国热轧卷板质量及ERW制管水平的提高,生产低中压锅炉用电阻焊钢管的条件已经成熟,介绍了采用ERW钢管再经中频感应全管体热处理生产低中压锅炉用电阻焊钢管的工艺,研制的焊接锅炉钢管具有良好的机械性能、冷作工艺性能、焊缝质量优于钢管母材,几何尺寸精度高,实物质量指标完全符合低中压锅炉用钢管的要求。     

ERW套管用作膨胀管简析

介绍了膨胀管膨胀后各项指标的变化情况,并对强度变化的原因进行了较为详细的分析;通过ERW焊管与无缝管相关质量标准的对比,分析了ERW焊管用作膨胀管所具有的优势,并指出,ERW焊管相对于无缝管具有较多优点,基于膨胀管技术对管材的要求,ERW套管用作膨胀管要优于无缝管。     

高频焊管焊缝的温度自动控制系统

ERW钢管技术中关键之一是确保焊缝的焊接质量，用于φ340mm HFW生产线的线外光导智能测温系统，由光路清洁器、红外光导纤维束、探测器和微处理计算机组成，与高频微机调压电源相兼容，实现焊缝温度的闭环控制。通过工艺实验，总结出了最合适的焊接温度范围。