含多腐蚀缺陷油气管道的相互作用准则及剩余强度

利用ABAQUS软件,采用控制变量法和无量纲分析法,求解只含轴向或环向多腐蚀缺陷管道的等效应力,并提出了管道多腐蚀缺陷间的相互作用准则、判定流程和影响因素;在考虑腐蚀缺陷间相互作用效应的情况下,结合控制变量法,对处于复杂腐蚀状态下含多腐蚀缺陷的管道的剩余强度进行了数值模拟,并提出了剩余强度变化系数;采用正交试验设计法,分析了影响腐蚀管道剩余强度的主、次要因素。结果表明：当只有轴向或环向腐蚀缺陷时,轴向间距系数是影响管道应力状态的主要因素;当腐蚀轴向间距大于■时,腐蚀缺陷间无相互作用;当轴向、环向均有腐蚀缺陷时,腐蚀长度系数和腐蚀宽度系数是影响管道剩余强度的主要因素,腐蚀深度系数和轴向间距系数次之。     

复杂腐蚀缺陷对管道损伤失效的特性研究

腐蚀是危害管道性能和影响运输安全的重要因素。采用有限元软件建立复杂矩形和圆形两类腐蚀缺陷管道模型,通过全尺寸爆破试验数据对模型进行验证。分析复杂矩形腐蚀缺陷的长度比、宽度比、深度比和复杂圆形腐蚀缺陷的半径、深度对管道失效行为的影响,基于数值分析结果对管道完整性进行综合评价。结果表明：模型误差为4.2%~4.6%,低于试验误差;两类复杂腐蚀缺陷区域应力均呈对称分布,环向应力均大于轴向应力;复杂矩形腐蚀缺陷的深度比对失效压力影响最大,宽度比最小;当长度比达到0.5后,管道失效压力稳定在9.5 MPa;复杂圆形腐蚀缺陷的浅腐蚀深度对管道性能影响更为明显;轴向力对管道失效压力影响较小。     

含腐蚀缺陷管道的风险分析

腐蚀是管道失效的主要原因,所以进行腐蚀缺陷管道的风险分析是极为重要的。通过有限元法分析腐蚀管道的风险因素,采用ANSYS软件建模对腐蚀缺陷管道在不同缺陷尺寸和位置下的最大等效应力和失效压力进行了计算和分析,得出内压、缺陷尺寸与最大等效应力的关系,同时得出了采用X60以上中高强度管材的优势,完成了腐蚀缺陷管道初步的风险评估。     

腐蚀缺陷管道风险评估有限元模拟研究

腐蚀缺陷的破裂是管道的主要失效形式。通过建立实体单元并考虑几何非线性和材料的非线性,采用线弹性有限元模型对腐蚀缺陷管道参数进行了计算和分析。通过对模型上不同形状和位置的缺陷进行模拟,设定不同的压力条件和缺陷处管壁的厚度,分别计算出在每个压力情况下不同厚度时缺陷处强度值,得出腐蚀缺陷管道内压、缺陷厚度与缺陷处应力三者之间的关系,进而对腐蚀缺陷管道进行初步的风险评估。     

基于灰色关联分析法的湿气管道内腐蚀直接评价方法的应用

为了掌握无法进行内检测的海底管道的内腐蚀情况,以南海某湿气管道为例,通过多相流软件模拟海底管道的实际流动状态,采用NORSOK模型计算海底管道的腐蚀速率,采用湿气管道内腐蚀直接评价方法(WG-ICDA)预测了管道腐蚀的高风险位置,并引入灰色关联分析法判断海底管道内腐蚀的主要影响因素。结果表明：该海底管道为轻度腐蚀,立管段、低洼区域管段及管道前110 km范围内的管段为腐蚀高风险位置;确定再评价时间间隔为8 a;多相流模拟与腐蚀挂片试验的结果基本一致,证明了WG-ICDA具有一定的可靠性;压力、CO₂分压、温度和液膜速率是海底管道内腐蚀的主要影响因素。     

双腐蚀缺陷管道剩余强度计算方法

目的建立低保守性双腐蚀缺陷管道剩余强度的计算方法。方法利用非线性有限元分析的数值仿真方法,对含有双腐蚀缺陷管道剩余强度进行分析,并验证了分析方法的可靠性。计算了轴向间距对带有相同腐蚀缺陷深度、长度,不同腐蚀缺陷深度、长度,以及具有不同环向间距或不同轴向间距的交叉位置双腐蚀缺陷管道失效压力的影响,首次提出了双腐蚀缺陷相互作用系数的概念,并将其应用到双腐蚀缺陷管道失效压力的计算中。结果当轴向间距超过一定数值时,双腐蚀缺陷因相互作用而消失,只有在轴向间距非常小或两轴向腐蚀接触时,双腐蚀缺陷才有可能达到或接近完全相互作用。在相互作用范围内,双腐蚀缺陷的相互作用随轴向间距呈对数关系变化。当双腐蚀轴向投影完全重合时,腐蚀环向间距对双腐蚀缺陷相互作用的影响不大;当双腐蚀轴向投影未完全重合时,环向间距对双腐蚀缺陷相互作用的影响不可忽略。当双腐蚀缺陷之间存在一定环向间距时,双腐蚀缺陷的相互作用随轴向间距先增大后减小。结论提出的相互作用系数概念能够解决交互影响双腐蚀缺陷管道失效压力的计算问题。     

LNG接收站埋地管道腐蚀分析方法研究

LNG接收站埋地管道因材质特殊，在施工过程中及投产运营后易产生管道内外部的腐蚀及破坏，随使用时间增长易产生管道腐蚀缺陷等问题。本文以LNG接收站埋地管道为背景，提出基于有限元分析的管道极限内压评估方法，并通过对工程实例管材进行管道腐蚀的有限元分析，综合分析比较各种内外腐蚀形态，提出管道腐蚀缺陷分析方法及主要影响因素。     

海底管道牺牲阳极更换及腐蚀因子分析

海底管道作为海上的油气运输的生命线,必须对其做好腐蚀保护。牺牲阳极阴极保护是一种控制海底管道电化学腐蚀的有效保护方法,当其达到设计寿命后,必须对其进行更换。本文介绍了海底管道阳极更换技术,并分析了不同腐蚀因子也会对阳极的腐蚀产生影响。以期为海底管道的牺牲阳极腐蚀保护设计和更换提供参考。     

含腐蚀缺陷N80油管的剩余强度分析

针对N80油管腐蚀问题,使用APDL编程语言建立了剩余强度数值计算的参数化模型,模型可分析轴长型与短型两种缺陷形式。以某油田油井数据为背景,对比分析了腐蚀缺陷轴向长度、环向宽度、径向深度及油管轴向应力和内压对油管剩余强度的影响。研究成果可为含腐蚀缺陷油管的安全评估提供依据。     

某海底管道失效原因

某海底管道在投产3a后发生了腐蚀穿孔,通过检测数据分析、腐蚀速率模拟计算、实物管段检测分析、内腐蚀模拟试验及缓蚀剂有效性分析等方法对其失效原因进行了分析。结果表明,投产后CO2和H2S含量增高,缓蚀剂未达到预期效果,产生严重的CO2局部腐蚀,这是造成海底管道腐蚀穿孔失效的主要原因。针对类似的失效情况,提出了海底管道安全运行的应对措施。     

双层管内压弯曲过程轴向应力分析

双层管内压弯曲方法为获得大直径超薄弯管提供了可行的途径,文章对该方法避免内层管起皱的机理进行研究。内压在双层管轴向产生的附加拉应力,可降低弯曲内侧轴向压应力,有助于预防起皱。采用弹性理论,得到双层直管状态下附加轴向拉应力表达式,并对理论模型进行验证。通过数值模拟,分析了弯曲过程中支撑内压、外层管厚度,对内层超薄管起皱和轴向应力的影响规律。理论分析结果表明,双层管极限支撑内压,会随外层壁厚的增加而显著提高,因此对于厚度比较大的双层管,可以通过采用较大的支撑内压,提高附加轴向拉应力的方法避免起皱。模拟结果表明,随着外层管厚度增加,外层管弯曲时不易发生失稳起皱,同时弯管内侧轴向压应力绝对值降低。支撑内压越高,内外层界面贴合越紧密,内层管在承受轴向压应力时,其稳定性越高。     

管材内压液力成形的稳定性分析

管材内压液力成形过程中 ,管坯在内压与轴向压力的共同作用下发生变形。成形过程中常见的缺陷是起皱和破裂 ,这两种缺陷的产生都和管的失稳有关。本文运用薄膜理论分析了管坯在轴向力单独作用下的压缩失稳 ,得出临界轴向压力的计算公式 ;从失稳应变强度入手 ,分析了圆柱管在内压和轴向压力共同作用下的分散性失稳 ,根据失稳应变强度的计算公式 ,分析了应力状态系数 a、厚向异性指数 rh、应变强化指数 n等因素对管的失稳应变强度的影响规律     

改进BP算法的腐蚀管道剩余强度预测

利用人工神经网络所具有的高度非线性映射功能,对现役长输油气腐蚀管道失效压力进行预测,并综合分析了管径、壁厚、屈服强度、环向腐蚀速率、径向腐蚀速率、缺陷长度及蚀坑深度对腐蚀管道失效压力的影响。为了验证人工神经网络具有很好的通用性,通过选择6种不同管径的腐蚀管道样本训练集交叉对网络进行训练,并利用训练好的网络进行预测。结果表明,人工神经网络在满足工程需要的前提下,是一个比较准确、疗便的数学模型。     

残余应力检测与消除方法的研究现状及发展

盲孔法为目前应用最为广泛的金属结构残余应力测量方法. 为了在薄钢板残余应力检测时更合理使用盲孔法并获得最好的测量精度,设计制作钢板试样在拉伸(压缩)试验机上施加拉力或者压力,使用盲孔法重复测量钢板内应力多次并与其理论值进行比较,分析测量的准确性和重复性. 结果表明,最小可稳定感知的拉伸和压缩应力都大约为1 MPa,在各应力水平下测量值都存在一定大小的偏差和分散性. 随着拉应力的增大,测量的准确度和重复性也都提高,并在大于60 MPa以后趋于稳定;随着压应力绝对值的增大,测量的准确度和重复性也都提高,并在大于35 MPa之后达致稳定;当应力水平在−10 ~ 25 MPa之间时,测量的准确度和重复性都较差. 建立测量精度补偿修正模型,经过修正后盲孔法对于高应力(拉应力大于25 MPa,压应力小于−10 MPa)水平的测量准确度都可以显著提高;但对于低应力(拉应力小于25 MPa,压应力大于−10 MPa)水平的测量准确度与重复性仍都较低,建议在实际使用中通过增加测量次数以保证测量结果可信度. 将所建立的测量精度修正方法用于针对某公司热轧汽车大梁钢板分条前钢板残余应力的实际测量,测量发现产生分条翘曲缺陷的热轧钢板都存在横向残余应力大于纵向残余应力的现象,为研究分条翘曲问题提供了支撑.     

钢板残余应力盲孔测量法试验及应用

盲孔法为目前应用最为广泛的金属结构残余应力测量方法. 为了在薄钢板残余应力检测时更合理使用盲孔法并获得最好的测量精度,设计制作钢板试样在拉伸(压缩)试验机上施加拉力或者压力,使用盲孔法重复测量钢板内应力多次并与其理论值进行比较,分析测量的准确性和重复性. 结果表明,最小可稳定感知的拉伸和压缩应力都大约为1 MPa,在各应力水平下测量值都存在一定大小的偏差和分散性. 随着拉应力的增大,测量的准确度和重复性也都提高,并在大于60 MPa以后趋于稳定;随着压应力绝对值的增大,测量的准确度和重复性也都提高,并在大于35 MPa之后达致稳定;当应力水平在?10 ~ 25 MPa之间时,测量的准确度和重复性都较差. 建立测量精度补偿修正模型,经过修正后盲孔法对于高应力(拉应力大于25 MPa,压应力小于?10 MPa)水平的测量准确度都可以显著提高;但对于低应力(拉应力小于25 MPa,压应力大于?10 MPa)水平的测量准确度与重复性仍都较低,建议在实际使用中通过增加测量次数以保证测量结果可信度. 将所建立的测量精度修正方法用于针对某公司热轧汽车大梁钢板分条前钢板残余应力的实际测量,测量发现产生分条翘曲缺陷的热轧钢板都存在横向残余应力大于纵向残余应力的现象,为研究分条翘曲问题提供了支撑.     

基于有限元模拟的20/316L双金属复合管拉拔参数的优化

借助有限元软件ABAQUS6.5模拟研究20碳钢作基管、316L不锈钢作内衬管的双金属复合管的拉拔成形过程,分析稳定拉拔阶段成形区内轴向、径向和环向应力的分布,找出拉拔后衬管出现横裂、纵裂及模具受磨损的原因,探讨拉拔力和内外管间残余接触压力的分布规律.通过正交实验法进一步研究拉拔参数(模具锥半角α、过渡圆弧半径r、定径带长度l、摩擦因数μ、拉拔速度v、模具直径d)对拉拔20/316L双金属复合管的影响,采用极差和方差分析法对模拟结果进行分析,得到复合管在最大残余接触压力条件下的最优拉拔工艺参数(α=11-、r=3 mm、l=7 mm、μ=0.05、v=0.03 m/s、d=17.3 mm)及各因素对分析指标的影响规律.在此基础上对优化方案进行数值模拟,模拟结果表明了正交实验对拉拔复合管参数优化的有效性.应用拉拔试验表明,参数优化后的硬质合金拉拔模具的工作寿命比未优化前硬质合金模具的工作寿命高出6倍.     

Residual stress variation in a thick welded joint after ultrasonic impact treatment

The effects of ultrasonic impact treatment (UIT) on the residual stress within a 45?mm-thick high-strength steel welded joint were investigated. The internal residual stresses after UIT was measured with contour method and compared with the as-welded stresses simulated by finite element method. The surface stresses were also measured by X-ray diffraction method and hole-drilling method to validate the simulation model. Results show that UIT introduces compressive stress layer in the weld zone and has the same effect on the longitudinal and transverse welding stresses; the interior stresses increase and demonstrate more uniform distribution after UIT; UIT would not affect the initial compressive stress presented far away from the weld zone.     

某活塞式发动机排气管断裂分析

针对某活塞式发动机排气管断裂现象,从断裂处焊接结构缺陷、焊缝组织缺陷和零件工作环境等方面进行分析.分析认为该排气管结构设计不合理,存在应力集中;恶劣的工作环境导致材料耐腐蚀性能下降,尾气对排气管形成腐蚀.该排气管断裂是焊接后的应力集中和腐蚀共同作用造成的.     

含平底型腐蚀缺陷钢管剩余强度的有限元求解和实验验证

以X65管线钢为研究对象,采用有限元方法（FEM）分析了不同深度和不同直径的平底型腐蚀缺陷对管线钢局部应力应变分布和剩余强度的影响规律,并通过实验方法进行了验证。结果表明,腐蚀缺陷深度愈大,剩余强度愈低;腐蚀缺陷直径愈大,剩余强度愈低,并且缺陷深度比缺陷直径对剩余强度的影响更为显著。采用拉伸实验方法,对直径为6 mm,深度分别为1/2壁厚和1/4壁厚的平底型腐蚀缺陷模拟试样进行实验验证,结果与FEM求解结果较为一致,尤其是含有大深度缺陷试样的实验结果同有限元计算结果的一致性更好。