机械式复合管热载荷作用下的屈曲分析

为了防止复合管内管鼓包产生的失效失稳状况,通过有限元软件对规格为Φ219 mm×(14.3+3)mm机械式复合管的鼓包现象进行了屈曲分析。分析结果显示,复合管在内外管之间的气体压力和温度共同作用下会出现鼓包失效,且气体压力越大、加热温度越高、内管壁厚越薄、焊接间距越小,机械式复合管越容易发生鼓包现象。研究结果表明,径向载荷是导致机械式复合管鼓包的主要因素,因此可以通过控制其内外管之间的气体压力和使用温度降低复合管发生鼓包的概率,同时可以通过在复合管内添加焊点来提高其面内刚度,最终达到提高复合管抗鼓包能力的目的。     

基于四点弯曲法的机械式复合管弯曲性能研究

为了研究机械式双金属复合管的弯曲性能,采用四点弯曲法对?准 219 mm×（11+3） mm的X65+316L的机械式双金属复合管进行了整体管弯曲试验。试验表明,当弯曲半径R≥100D时,复合管的内衬管管体没有发生塌陷变形与起皱现象,该弯曲变形过程不影响复合管的使用性能。因此,试验用双金属复合管的弯曲性能完全满足海洋石油天然气管道铺设的弯曲变形要求。     

复杂载荷作用下双金属复合管的屈曲失效模拟分析北大核心CSCD

双金属复合管在海洋工程中应用广泛,使用过程中极易发生屈曲失效和内衬管褶皱现象。本文使用ABAQUS有限元软件,分析了双金属复合管液压成形过程及其在复杂载荷下的屈曲失效,研究了残余应力、管道径厚比和材料属性对双金属复合管屈曲失效的影响。结果表明,降低管道径厚比或增大外管材料的屈服强度,能够有效延缓管道屈曲,减小内衬管褶皱幅值。本文研究结果有助于更好地理解双金属复合管屈曲失效现象,进一步完善其加工工艺。     

复杂载荷作用下双金属复合管的屈曲失效模拟分析

双金属复合管在海洋工程中应用广泛,使用过程中极易发生屈曲失效和内衬管褶皱现象。本文使用ABAQUS有限元软件,分析了双金属复合管液压成形过程及其在复杂载荷下的屈曲失效,研究了残余应力、管道径厚比和材料属性对双金属复合管屈曲失效的影响。结果表明,降低管道径厚比或增大外管材料的屈服强度,能够有效延缓管道屈曲,减小内衬管褶皱幅值。本文研究结果有助于更好地理解双金属复合管屈曲失效现象,进一步完善其加工工艺。     

在役双金属复合管道失效机制及控制措施分析

双金属复合管被认为是解决高腐蚀性气田地面集输管线腐蚀问题的一种相对安全和经济的办法,但目前国内应用过程中发生了多起失效案例。针对近年来316L内衬机械复合管发生环焊缝开裂、环焊缝腐蚀和衬层塌陷三类典型失效问题,分析失效原因,梳理失效风险,剖析了失效风险控制面临的挑战问题和提出可行性的解决措施。分析指出,316L内衬机械复合管存在双层结构和结合强度低的固有特性,衬层塌陷失效风险不可避免,使用的主要对接焊接工艺不够成熟,焊接失效隐患将会长期存在。进一步明确了可行的316L内衬机械复合管失效风险控制技术,基于肯特打分的半定量风险评估与开挖检查,可作为主要失效控制手段之一,同时内部涡流检测和漏磁检测技术集成已能够检出大面积的金属损伤,为双金属复合管开展内检、排查失效风险提供了可能。     

双金属复合管鼓包机理分析和试验研究

机械式双金属复合管基/衬管之间为过盈贴合,衬管较薄且刚度较差,若工程应用中使用不当,易出现双金属复合管衬管鼓包失稳。从双金属复合管衬管鼓包失稳的机理研究,给出了适用于复合管衬管鼓包临界载荷估算的经验公式和发生衬管鼓包的力学条件。根据发生衬管鼓包的力学条件结合复合管设计、生产和使用过程,分析了可能影响复合管鼓包的主要因素。经理论分析与试验验证得出:双金属复合管结构设计及基/衬管结合强度值不合理,会导致衬管鼓包临界载荷降低,基/衬管之间进水且在高温下使用,衬管出现贯穿性缺陷导致输送介质进入基/衬管间隙是双金属复合管衬管鼓包失稳的主要因素。     

焊接弯头下游腐蚀穿孔有限元分析

某焊接输油管道在服役中发生了腐蚀穿孔失效,宏观检查发现弯头与直管段间对焊焊缝余高严重凸起,弯头处堵塞14 mm的煤焦油层,弯头下游管壁明显减薄并且有局部穿孔现象。通过ANSYS有限元分析软件对流体模拟并进行失效分析,结果表明,现场焊接中采用不当的焊接工艺,使管道内壁焊缝严重凸起是导致管道腐蚀穿孔失效的根本原因。最后提出厚壁管道焊接时应进行带钝边的V形坡口加工。     

Reel-lay铺设对机械式双金属复合管性能的影响

为了探究机械式双金属复合管进行Reel-lay海底管道铺设的可行性,模拟Reel-lay铺管过程,采用全尺寸静态弯曲试验机对Φ219.1 mm×（14.3+3.2） mm L450Q+316L机械式双金属复合管进行了循环弯曲试验。通过复合管弯曲应力应变测试,证明本试验装置完全可以模拟复合管Reel-lay铺设过程的弯曲变形。同时,对复合管弯曲前后的金相组织、拉伸性能、硬度和冲击性能进行检测,结果表明Reel-lay铺设过程中弯曲变形对该管材的理化性能影响较小,采用Reel-lay铺设方式是可行的。     

内衬不锈钢复合管在大港高腐蚀油田的试验应用

内衬不锈钢复合管防腐技术以普通碳素钢钢管或玻璃纤维增强塑料管作为基管,内衬厚度为0.8~1.0mm耐腐蚀性能好的304L不锈钢衬层,管端接头采用厚壁不锈钢短接焊接,形成管道全程对管内输送介质隔离,很好地解决了高腐蚀油田管道腐蚀漏失严重的问题,使管道寿命明显延长,可节省大量更换管道的费用。介绍了内衬不锈钢复合管防腐技术的结构、特点,以及在大港南部高腐蚀油田的试验应用情况。分析了2种内衬不锈钢复合管的优缺点、应用效果及应用经验,并结合应用经验提出了建议及要求,为高腐蚀油田解决地面管道腐蚀难题提供借鉴和参考。     

小直径冷衬复合管过盈配合力学研究

压力容器小直径不锈钢衬管冷装技术在海洋平台上应用广泛,有必要对其进行系统研究.首先建立了冷衬复合管的简化力学模型,根据弹性力学理论得出了内压作用下最小过盈量的计算公式.然后针对典型小直径接管,采用有限元分析软件ANSYS建立了5种不同过盈量的模型,得出了冷衬复合管装配结合面在冷装状态和内压状态下的接触压力和应力强度分布...     

双金属复合管焊接技术探讨

针对双金属复合管焊接时易产生层间未熔合或夹渣、主要合金元素烧损、熔池金属塌陷形成焊瘤、背面氧化成形不良、焊缝周围碳原子迁移影响防腐效果等焊接缺陷,结合双金属复合管的结构特点及国内外焊接技术应用现状,分析了双金属复合管的焊接原则、管端设计、焊接方法、焊接材料选取、坡口设计以及工艺控制要点,并对其焊接相关技术发展趋势进行了探讨。最后指出双金属复合管在进一步发展其高效焊接及检测技术的同时,应建立适合于双金属复合管结构特点的耐蚀性能评价体系。     

大壁厚螺旋埋弧焊管补焊工艺研究

为了研究大壁厚螺旋埋弧焊管多次补焊后焊缝性能的变化情况,利用夏比冲击试验、拉伸试验、弯曲试验、硬度检测和金相检验等方法对壁厚为21.4 mm的螺旋埋弧焊管不同补焊工艺完成的焊接接头进行了检验。结果发现,5种不同补焊工艺下焊接接头的拉伸性能、冲击韧性、弯曲性能及硬度值均满足标准要求,与原始焊接接头相比,补焊后的试样焊接接头微观组织未发现严重的晶粒长大现象,且未出现其他脆性组织,经理化检验和无损检测,3次至5次补焊性能也均能满足西气东输管线标准要求,为多道次的补焊工艺推广打下坚实的理论基础。     

高强钢L485MB+316L双金属复合管对接焊工艺验证

针对高强钢L485MB+316L双金属复合管钢级的的提升、尺寸增大,导致传统的手工氩弧焊打底+焊条电弧焊填充盖面焊接方法无法满足其焊接需求的问题,分析了L485MB+316L双金属复合管材料的化学成分和力学性能,从焊材选择以及工艺参数等角度制定了详细的对接焊焊接工艺,并根据标准对焊口试样进行了拉伸试验、弯曲试验、刻槽锤断试验和腐蚀试验。结果表明,316L内衬管采用316L药芯焊丝焊接后的耐腐蚀性能可以满足API 5LC标准中对耐蚀合金的要求;作为耐蚀合金钢与碳钢的过渡区域采用ER309L焊材可以有效连接不锈钢与碳钢,且能保证过渡区域的良好韧性;采用JM-68作为填充盖面金属可以有效地满足X70级钢的强度要求。     

超薄壁钛焊管制造工艺研究*

针对应用于海水淡化装置中的铜合金管耐腐蚀性能差,易结垢的缺点,对钛焊管的工艺进行了研究。由于钛在湿氯气介质及海水中,具有极其优异的耐腐蚀性,即使在污染的海水中也保持有良好的耐腐蚀性,但钛管导热性能不及铜管,不过可以通过减小钛管壁厚来弥补其导热性不足,以逐步取代铜合金管,将会被广泛应用于海水淡化装置中。为了适应高端市场的需求,降低设备及其维护成本,提高换热效率,以壁厚小于0.5 mm的钛焊管为研究对象,通过对管坯钛带性能的要求、钛焊管生产线设备精度和稳定性控制,钛带成型及焊接工艺研究,成功焊接出了牌号为Gr.2壁径比（t/d）小于1.5%外径25.4 mm、壁厚0.3 mm的超薄壁钛焊管,各项性能达到了国际标准要求。     

连接压力在钻杆瞬时液相扩散连接中的作用

研究了45MnMoB地质钻杆在无压和加压2种条件下瞬时液相扩散(TLP)连接接头的性能、组织和成分分布。结果表明,无压接头焊缝界限清晰,焊缝中出现了大块的硅氧化物,接头塑性差;加压接头焊缝组织与母材组织相似,并且合金元素均匀分布,接头抗拉强度达920MPa,弯曲180°未裂,达到钻杆焊接接头技术要求。因此,连接压力可以提高液相润湿性,减少液态氧化,促进合金元素均匀化,实现接头组织连续生长。     

重整反应器扇形管变形机理研究

为研究重整反应器扇形管的变形机理,采用正交各向异性板模型简化其结构,并进行力学分析。为验证模型的合理性,从试验、理论计算及有限元模拟3方面对开孔板料进行分析比较,分别建立小段扇形管有限元完整模型和正交各向异性板简化模型进行分析,再加以试验验证,结果显示用正交各向异性板简化扇形管是可行的。通过对整段扇形管建立有限元模型,对其进行静力和线性屈曲分析,得到扇形管破坏的主要原因是外压载荷作用时的屈曲变形。     

管-土相互作用对海底管道横向屈曲的影响

基于ANSYS建立了平坦海床上裸铺管道的非线性有限元模型,分析了管-土相互作用参数对海底管道前屈曲及后屈曲的影响。结果表明,管道屈曲的临界温差、最大弯矩及最大轴向总应变随着横向摩擦因数的增大而增大,管道总屈曲段长度随着横向摩擦因数的增大而缩短;轴向摩擦因数对管道临界屈曲载荷、后屈曲的变形、弯矩及应变影响很小;管道屈曲的临界温差随着土体屈服位移的增大而减小。     

制氢装置转化炉上集合管焊缝开裂分析及措施

某炼油厂20万m^3/h（标准工况）制氢装置转化炉347H材质的上集合管三通与支管连接焊接接头,在使用5个月内相继发生3次开裂。对焊缝裂纹进行失效分析后认为,内壁应力腐蚀开裂是导致泄漏的主要原因,提出了相应对策以及对集合管结构及制造的改进措施。