海上半潜式钻井平台立柱的腐蚀疲劳寿命计算

本文的目的是通过试件在海水腐蚀环境下有关疲劳特征的一些参数来描述材料的腐蚀疲劳规律。同时,以这些规律为依据,提出一个较为完整可靠的腐蚀疲劳寿命的计算方法,此法直接从随机应力频率谱出发得出应力循环关于应力幅和应力比的两参数计数的计算方法,并通过实验对国标16Mn钢在海水腐蚀环境下与疲劳特征有关的一些参数——疲劳载荷系数、疲劳循环比系数及疲劳频率系数的测定而提出对Paris公式的改进。文章还以Miner线性累积损伤律为依据对在中国南海海况下的半潜式平台立柱的腐蚀疲劳寿命进行了理论预测。     

压力容器的概率局部应力应变疲劳分析’

压力容器构件的不确定因素造成了构件局部应力应变响应和疲劳寿命具有随机性。将循环迟滞回线和应变寿命曲线表示为概率曲线,并考虑累积损伤的随机性,反映了构件的不确定性。使用Taylor多项式计算局部应力应变的均值和方差,求出了构件疲劳萌生寿命的均值和方差。计算了一定可靠性下的疲劳萌生寿命,得出了在一定使用寿命时结构的可靠度曲线。算例表明,它可用于疲劳寿命的可靠性估算,具有工程意义。     

海洋平台结构整体疲劳寿命的预测

介绍了海洋平台结构整体疲劳寿命预测的方法与步骤,给出了平台构件等效疲劳应力幅的简化计算方法和预测疲劳寿命的模型,并以渤海八号固定采油平台为例,对平台整体疲劳寿命进行了预测与分析。     

板结点结构疲劳寿命模糊评判

针对动态载荷作用，对板结点结构进行了有限元分析，得到容易产生疲劳破坏的结构危险点和应力幅值，根据疲劳和模糊的理论，用S－N曲线和模糊综合评判的方法对构件的疲劳寿命进行了估算，不但考虑了随机性对疲劳寿命的影响，而且考虑了模糊对疲劳寿命的影响，使板结点结构疲劳寿命预测结果更加接近实际，还给出了海洋钢结构中典型板结点在动态载荷作用下的疲劳寿命模糊评判。     

海洋环境载荷作用下随机疲劳裂纹扩展的基本控制参数的初探

本文建立了随机疲劳裂纹扩展的基本控制参数的概念,并在此基础上提出了一种计算步骤简便,计算结果更接近于实际的估算随机疲劳裂纹扩展寿命的方法。初步的研究结果表明,在随机载荷作用下,以裂纹尖端的均值应力强度因子幅度ΔK_(mean)。作为随机疲劳裂纹扩展的基本控制参数,是相当令人满意的。作为上述基本控制参数的应用实例,作者直接利用了模拟实际海洋环境载荷作用下的疲劳裂纹扩展试验数据,对半潜式钻井平台立柱的腐蚀疲劳剩余寿命进行了估算。     

爆破膜疲劳寿命影响因素的探讨

本文介绍了1Cr18Ni9Ti爆破膜的应力测试以及在各种条件下疲劳寿命试验的结果。笔者运用疲劳基础理论,并通过大量试验,分析了诸如成形压力、过渡圆角半径、应变时效及膜片型式等因素对爆破膜疲劳寿命的影响。最后笔者建议,可用固溶化处理的方法来提高爆破膜的疲劳寿命。     

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.     

钻杆腐蚀疲劳失效及其预防

钻杆要承受拉、压、弯、振动载荷,旋转离心力和起下钻附加动载的作用,工作条件十分恶劣。据石油管材研究中心近7年来的分析,钻杆腐蚀疲劳失效约占79.6%。钻杆腐蚀疲劳失效,是腐蚀介质(钻井泥浆及地层介质)和弯曲交变应力共同作用的结果。根据失效分析,钻杆腐蚀疲劳过程可分为蚀坑的形成、裂纹的萌生、裂纹扩展、刺穿和断裂等几个阶段。一般认为,在腐蚀介质中承受循环载荷的构件,其寿命(即腐蚀疲劳寿命)大部分是蚀坑的成长阶段,这就是使用前已形成蚀坑的钻杆寿命短的原因。本文还分析了钻杆腐蚀疲劳的机理、主要影响因素和腐蚀疲劳失效多发生在钻杆内加厚过渡区终了处的原因,并提出了预防钻杆腐蚀疲劳的措施。     

首次穿越失效方法用于评价海底管跨的可靠度

应用随机振动的首次穿越理论和可靠度理论对波浪作用下的海底管跨进行疲劳可靠度分析。基于断裂力学原理建立疲劳失效准则,海底管跨的疲劳失效可以看成首次穿越问题。将管跨服役期内的长期海况看成由若干离散短期海况组成,通过模态分析方法确定海底管跨在各海况下的应力响应。根据首次穿越理论的泊松模型,计算各海况下管跨应力响应的期望穿阈率,进而确定总体疲劳失效可靠度。通过实例分析了跨长、设计寿命、初始裂纹长度、断裂韧性、裂纹扩展参数等对可靠度的影响,疲劳可靠度变化曲线可以对海底管道的设计提供参考。     

基于随机腐蚀分布的海底管道延寿评估方法

当海底管道与海床间距大于管道直径后,其下游尾迹的周期性开始显现,水动力出现脉动幅值,此时海管在脉动水动力作用下的动态响应成为影响其安全性的重要因素。针对渤海湾浅滩海油田服役后期的海底管道,采用随机腐蚀分布的有限元方法,改变海底管线端部约束条件及与海床间隙,根据载荷和应力的连续性质,考虑诸多不确定因素(海况、随机腐蚀分布)的存在,将各类不确定因素和服役后期海底管道疲劳寿命作随机变量处理,得到各种不确定因素影响下的管道疲劳寿命,较合理地评估了服役后期海底管道在役状态及延寿可行性。     

深水海洋石油钢结构估算疲劳寿命的新的损伤力学方法

在损伤力学的基础上本文提出了深水海洋石油钢结构估算疲劳寿命的新方法。文中给出了石油大学新建立的疲劳损伤数学模型。根据表面裂纹疲劳扩展试验的数据处理,提供了疲劳损伤因子的宏观测量方法。同时,还给出了海洋石油钢结构用的材料的损伤参数的决定方法。新建立的疲劳损伤数学模型得到了刚性的钢试件的疲劳试验证实;也取得了深水常用的柔性的复合材料的结构的疲劳试验验证。通过验证,本文推荐了常幅或随机载荷作用下估算疲劳全寿命的损伤力学方法及计算公式。     

海洋平台钢的接头强度匹配对焊缝金属疲劳裂纹扩展行为的影响

在我国,海洋平台钢A131和A537均用LB-52NS焊条焊接,因而这两种材料焊接接头的强度匹配不同.本研究结果表明,A131和A537接头的强度匹配差对LB-52NS焊缝金属的门槛值应力强度因子范围ΔK_th没有影响,对其常规和海水腐蚀的疲劳裂纹扩展速率无显著影响.用A131或A537母材的试验结果估计LB-52NS焊缝金属的ΔK_th和d/dN将得到偏于安全的结果.     

波流激励作用下导管架式升压站疲劳损伤

针对某海上风电升压站导管架平台,采用Miner线性累积损伤准则及雨流计数法理论研究其疲劳损伤.根据该平台图纸建立有限元模型,通过波浪散布图分布情况,计算所有短时海况波流作用下全年范围内不同型式节点的应力时程.借助ANSYS有限元程序计算该平台空间结构型式节点的热点应力幅值.在此基础上,根据规范所推荐S-N曲线数据,评估...     

考虑检修的结构动态疲劳可靠性条件概率模型

条件概率模型是基于检测结果更新结构可靠性及其参数的重要模型,但常规的条件概率模型没有考虑结构可靠性随时间的变化情况。基于裂纹尺寸准则和疲劳寿命准则,在海洋结构物可靠性概率模型更新研究中提出了考虑检修的结构动态疲劳可靠性条件概率模型,为在结构动态疲劳可靠性分析中考虑检修因素的影响提供了一种方法。基于各种检测结果和维修决策,对结构动态疲劳可靠性进行了评估。结合算例阐述了本文提出方法的可行性,验证了检测、维修结果对结构动态疲劳可靠性的影响。     

考虑断裂和腐蚀失效的海洋平台动态可靠性研究

对海洋平台寿命周期内的动态可靠性进行了研究,提出了单独考虑断裂、腐蚀失效以及同时考虑两种失效模式相互作用的3种动态可靠性分析模型。在此基础上,对平台系统的疲劳可靠性进行了研究,给出了相应的评估方法和计算公式。提出了一种谱分析与时间域相结合的疲劳应力分析方法。该方法结合了两者的优点,一方面可以较好地考虑系统的非线性,同时有效的减少计算工作量,便于实际工程计算。     

大型导管架飞溅区涂装质量控制

飞溅区作为海洋油气开发工程设施与设备腐蚀较为严重的部位,对于其本身乃至上部模块的使用寿命和结构安全有着极其重要的影响。以大型导管架结构为例,飞溅区位于下部导管架和上部组块的过渡区域,受导管架和组块建造周期长、使用寿命长等特点的制约,飞溅区涂装质量尤为重要。该文从腐蚀机理入手,介绍了海洋钢结构大型导管架建造期间飞溅区的涂装质量控制、检验标准和典型的检测方法,为从事海洋钢结构的建造工程人员提供了借鉴与参考。     

西气东输二线X80钢管焊缝疲劳寿命分析

输气管道运行过程中,输气量的变化会导致管道承受一定的波动压力,造成管道发生疲劳损伤,从而威胁管道的安全。通常在管材疲劳寿命测试和分析中尚未考虑置信度和安全概率的要求,不能完全满足管道可靠性评估的需要。为此,通过对管道焊缝材料进行疲劳实验,采用单边容限分析方法,同时考虑安全概率和置信度要求,建立了不同安全概率下西气东输二线X80钢管焊缝的疲劳寿命曲线;根据管道输气量不均匀系数,建立了管道的应力谱;在此基础上利用损伤累计原理评估了西气东输二线管道焊缝疲劳可靠性寿命。计算结果表明,在设计寿命周期内,西气东输二线管道不会发生疲劳破坏。该方法可以为管道疲劳寿命分析和可靠性评估提供依据,具有一定的工程应用价值。     

用模糊Bayes方法确定疲劳寿命分布

推导出在小样本数据的情况下,利用模糊贝叶斯（Bayes）理论确定疲劳寿命概率分布模型的方法。根据16Mn钢在谱载荷下的实测疲劳寿命,对分布参数进行了估计,应用模糊贝叶斯方法对估计的两种分布进行评判,得出疲劳寿命眼从对数正态分布的结论,并获得了这种钢材的疲劳寿命分布规律和可靠度计算公式。