国外输气管线止裂韧性预测的研究进展

回顾了输气管线的止裂研究工作,表明对于高韧性高压力管线,采用原有的止裂预测模型不准确且有风险。介绍了国外各大研究机构提出的改进方法,并在此基础上提出研究发展趋势,旨在为现有管道建设提供参考。     

基于裂纹尖端张开角的Battelle双曲线模型修正

天然气管道止裂控制的核心是管道止裂韧性的预测,对于强度高、韧性好的高钢级管道,传统基于夏比冲击韧性的Battelle双曲线模型(BTCM)已不再适用,亟待基于新的断裂参数建立相应止裂控制准则。针对这一问题,选取具有广泛应用前景的裂纹尖端张开角(λ_CTOA)作为止裂韧性参数对BTCM进行修正。根据管道裂纹扩展过程受临界λ_CTOA控制的基本事实,由能量平衡理论建立了基于临界λ_CTOA的管道止裂压力求解模型。借助管道裂纹动态扩展数值模拟方法,通过大量计算讨论了不同止裂韧性临界λ_CTOA下裂纹前缘压力与裂纹扩展速度之间的关系。基于上述结果数据对BTCM进行修正,形成了基于临界λ_CTOA的双曲线模型(CBTCM)。将不同模型止裂压力与裂纹扩展速度预测结果对比可知,CBTCM模型有望解决传统模型预测结果偏于危险的问题,为高钢级管道止裂控制提供了全新参考。     

天然气输送管线的止裂机理研究

对天然气输送管道裂纹的受力情况及裂纹的止裂机理进行了较为详细的分析,结果表明：管道轴向裂纹动态扩展的止裂性能与管材抵抗轴向裂纹扩展的能力有关,但在天然气传输管道中,减压速度低,管道阻止轴向裂纹扩展的韧性对动态裂纹的止裂并不起决定的作用,其止裂的关键是裂纹动态扩展过程中产生偏向环向的Ⅰ-Ⅲ型裂纹扩展.增大轴向裂纹扩展阻力和降低管材环向裂纹扩展阻力均可提高天然气输送管道的止裂性能.因此,在高压长输管线的止裂问题中应充分考虑管材的各向异性对裂纹止裂的有利影响,以降低管线的造价.     

一种新的裂纹尖端临界张开角的计算方法

介绍了一种新的裂纹尖端张开角(Crack Tip Opening Angle,简称CTOA)的计算方法。利用联盟管道的有关数据及有限元分析,拟合得出了高韧性管材(CTOA)c与Charpy冲击韧性Cv非线性段的经验公式;用管材Charpy冲击韧性Cv试验结果计算得到的(CTOA)c与用DWTT试验结果的经验公式计算得到的(CTOA)c非常吻合。这为高韧性管材(CTOA)c的计算提供了新的方法,可对天然气管道断裂控制计划的制定提供参考。     

高韧性管线钢止裂韧性参数CTOA测试方法研究进展

裂纹尖端张开角（CTOA）已被应用于高韧性管线钢的止裂韧性评定。简要介绍了裂纹尖端张开角CTOA的定义,详细介绍了目前使用较广的4种CTOA测试方法,即稳态撕裂时直接测量法（光学显微和数值图像相关方法）、试验后测量（显微形貌法）、有限元法和通过δ5间接测量法,并对这几种方法的适用性及存在的问题进行了探讨,为CTOA测试方法的推广应用及今后进一步的丰富与完善打下了基础。     

显微形貌法用于管线钢止裂韧性参数CTOA测试的研究

详细介绍了一种目前国内外研究较少的CTOA测试方法—显微形貌法的测试原理,并以紧凑拉伸试样为研究对象,将显微形貌法表面分离函数进行了简化。采用简化后计算公式计算得到被测X80管线钢试样正、反两面的稳态扩展临界CTOA值,即（CTOA）C分别为10.90°和10.65°,取二者平均值10.78°作为被测试样的（CTOA）C,相对其他CTOA测试方法的单侧表面测试结果更具说服力。     

X100高压输送管线裂纹止裂预测探讨

参考目前X100高钢级管线全尺寸气体爆破试验结果,讨论了管线钢材料流变应力、DWTT能量对管道止裂行为的影响,研究分析了现有裂纹止裂预测模型对X100高钢级管线预测的局限性.提出了M参量(M=CV NV2/yS)的预测方法.分析结果表明,用参量M可以很好地预测管线裂纹扩展和止裂.结合材料流变应力、DWTT能量和参量M可以为实际管道工程用钢管的关键力学性能指标的确定提供支持.     

西气东输二线用X80级钢管断裂韧性指标探讨

回顾了管线裂纹止裂研究的成果,通过实物试验分析表明,20世纪70年代的止裂公式在确定高韧性管线的止裂行为上已偏于危险。结合西气东输二线工程工况,提出了断裂韧性指标确定的原则和基本要求。根据不同标准对延性止裂的论述,通过止裂韧性研究,确定了西气东输二线用管止裂所需的韧性指标。     

高钢级输气管道裂纹延性扩展及止裂模拟技术研究

为了有助于我国高钢级管道止裂设计研究,使我国天然气管道运行更加安全,综合分析了气体载荷模拟方法和断裂处理方法,以及金属裂纹延性扩展与止裂预测之间的关系。以X90管线钢管为研究对象,基于ABAQUS软件,从天然气状态方程建立入手,研究建立全耦合的管道裂纹动态扩展及止裂数值模拟技术。将金属断裂准则应用于有限元计算中,通过流体、固体、断裂全耦合计算得到输气管道裂纹扩展时的裂纹扩展速度和气体减压波速度,对比两种速度判断裂纹是否可以止裂。     

基于CCUS的CO2管道延性断裂机理及止裂控制研究进展

针对CO2输送管道运行过程中存在的延性断裂风险,从管道断裂机理和止裂控制两个方面综述了国内外研究进展,分析了不同相态、管材类型、杂质因素等初始条件对CO2管道断裂扩展规律的影响,总结分析了不同止裂控制方法的止裂原理和结构,以及不同类型止裂结构在试验和数值模拟中所体现的止裂效果。在综述基础上,归纳了当前CO2管道断裂机理及止裂控制研究方面需要深入研究的问题,并对相关研究内容进行了展望,包括裂纹裂尖处CO2热物性质与裂纹断裂扩展的耦合关系的研究、可靠的管道止裂准则的建立、适用于CO2管道的止裂结构的设计优化等,以期为CO2管道的合理设计、安全运行以及CCUS 技术的推广实施提供参考。     

中国西气东输二线管道延性断裂分析（二）

介绍了管道延性断裂的两种分析方法——Battele双曲线法和HLP法,并将两种方法的测算结果和爆破试验的实测值进行了比较。最后,根据中国西气东输二线工程备选设计方案,确定了分析计算的基本参数,并用两种分析方法对中国西气东输二线工程备选设计方案的管道延性断裂止裂韧性进行了计算,结果表明,两种分析方法的分析结果是吻合的。     

中国西气东输二线管道延性断裂分析(一)

介绍了管道延性断裂的两种分析方法——Battele双曲线法和HLP法,并将两种方法的测算结果和爆破试验的实测值进行了比较。最后,根据中国西气东输二线工程备选设计方案,确定了分析计算的基本参数,并用两种分析方法对中国西气东输二线工程备选设计方案的管道延性断裂止裂韧性进行了计算,结果表明,两种分析方法的分析结果是吻合的。     

我国原油天然气输送用管发展展望

从油气能源是制约国民经济发展的主要因素之一和石油工业的发展战略，论述了２１世纪初将是我国管道工业达到世界先进水平的发展时期。作者从几条跨国管道和国内管道建设的预测和设想介绍了我国管道工业未来发展的四个特点：（１）长运距，成网络，天然气管网发展更为突出；（２）大输量，大口径，高压力；（３）高品质，高强度，高韧性；（４）彩和直缝埋弧焊钢管，最后提出了对我国油气输送用钢管的研制，开发，生产的七点建议，其     

采气管线解堵技术探索及应用

苏里格气田地处毛乌素沙漠腹地,冬季气温低,持续时间长,冻土层较厚,采气管线受地形、埋深、输送压力、环境温度的影响,冬季运行频繁发生堵塞,严重影响气井产能的正常发挥。近年来苏里格气田就解堵技术不断进行探索研究,力求解决冬季生产瓶颈问题,提高气井开井时率。本文分析堵塞原因,简述堵塞定位技术,评价传统解堵方法,并就新型电磁感应加热解堵在苏里格气田近两年的应用试验进行分析总结,为气田寻找一种清洁环保、高效率、低能耗的解堵方法。