机械式复合管弯曲性能分析

采用有限元软件对Ф219mm×（14．3＋3）mm机械式复合管进行了弯曲屈曲分析．结果表明机械式复合管在弯曲过程中主要的屈曲失效模式是内衬起皱;通过在有限元中添加过盈来模拟复合管的结合界面并对不同过盈量下的复合管进行了弯曲分析,结果表明采用过盈配合能够很好地模拟复合管的结合界面,并且过盈量越大复合管的结合强度和抗弯能力越高;分析了衬管壁厚对复合管抗弯性能的影响,结果表明增加衬管壁厚能够显著提高复合管的抗弯能力;通过在复合管有限元模型中添加焊接点进行弯曲失效分析,结果表明添加焊接点并不能消除复合管内衬起皱的现象,并且当焊接间距在一定范围内反而会降低复合管的抗弯能力。     

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。     

双金属复合管的技术现状和发展方向

分别从制造技术、焊接技术、检测技术、施工技术、配套管件技术、新产品开发和标准体系建设等方面对国内外双金属复合管的技术现状进行了分析,提出了国内复合管技术的发展方向:应加快制造技术的研发和自动化程度;进一步开发和完善复合管管端焊接技术,以及复合管无损检测技术;着手开展复合管的全寿命设计和评估;开展复合管件的研发、规范化和标准化工作;加快特殊环境,如油气井、海洋环境的复合管产品开发;进一步完善国内复合管标准。     

X80钢级Φ1016mm管道四点弯曲试验数值分析

为了保证管道在四点弯曲试验时有足够长的区域满足纯弯曲条件,通过有限元模拟分析了X80钢级Φ1 016 mm管道全尺寸四点弯曲试验时管道弯矩、剪力和轴向应变分布,以及管道在集中力作用下的轴向应变分布。结果表明:从内力角度来看,四点弯曲试验时,两个加载压头之间的管道满足纯弯曲条件;从轴向应变角度来看,四点弯曲试验时,管道中部2 m范围的区域满足纯弯曲条件;加载压头处管道会产生应变突变并产生一定范围的影响;长度12 m的X80钢级Φ1 016 mm管道在四点弯曲试验时,应保证加载压头之间的间距≥4 m,从而保证管道中部至少有2 m长的区域满足纯弯曲条件。研究成果可为大直径管道全尺寸四点弯曲试验的开展提供理论依据。     

沥青混合料四点弯曲动态模量试验研究

沥青混合料的动态模量主要有压缩动态模量、劈裂动态模量和弯曲动态模量。考虑到四点弯曲更符合沥青路面实际的弯拉受力状态,进行了沥青混合料四点弯曲动态模量试验,采用LDMT-25疲劳试验系统,应用非接触式的位移量测方法,在试验温度、加载频率和应力比不同组合的工况下,对AC-13C型沥青混合料四点弯曲动态模量值进行了测定,分析了试验中四点弯曲动态模量的影响因素。     

牵引法制备双金属复合管的锥头尺度对界面结合强度的影响

为了进一步研究双金属复合管在机械牵引法生产加工过程中的受力和变形状况,从双金属复合管受力分析角度,以平面应变假定和理想弹塑性为材料模型,通过对双金属复合管成型过程进行简化分析,选择牵引法制备双金属复合管,认为其胀形过程是由锥度实施的,因此,锥头尺度对界面结合强度有着直接的影响。研究了牵引法制备双金属复合管的锥头尺度对界面结合强度影响的规律,预测结果与试验结果对比表明,建立的试验预测模型能够给出较好的预测结果。     

四点法和三角形井网水平井产能公式研究

用保角变换法和等值渗流阻力法推导出了气顶底水油藏四点法井网水平井产能公式及封闭边界油藏三角形井网水平井产能公式，考虑了水平井之间井距，排距，水平井位置，油藏各向异性比值等因素对水平井产能的影响。     

非连续性旋转导向钻具组合的广义纵横弯曲法

旋转导向系统底部钻具组合的三维力学分析是导向工具设计和井眼轨道控制的基础。结合有限元单元划分思想和纵横弯曲法梁理论,提出了广义纵横弯曲法。将钻柱分解为若干单元,以节点处的弯矩、转角、挠度和到钻头的曲线长度作为广义坐标,以井眼轴线作为参考构型,采用梁理论建立单元受力变形方程,同时补充节点边界条件和特殊连接边界条件,组装单元方程和边界方程得到系统方程组,选取牛顿迭代法进行数值求解。与经典算例进行了比对,计算结果相吻合;以某型非连续性旋转导向钻具组合为例研究了井斜角、造斜率和钻头侧向力的关系,分析了造斜能力并给出了最大造斜率,论证和演示了广义纵横弯曲法的正确性和实用性。     

基于双曲线对五点法井网流线轨迹拟合研究

以五点法井网流线轨迹的解析解为基础,对MATLAB绘制的流线轨迹进行分析得出,流线呈双曲线的几何特征。以双曲线方程作为目标函数,对解析解的流线轨迹进行拟合,建立了以流线与主流线夹角为自变量的流线拟合式。流线特征在夹角接近45°的位置对夹角变化最为敏感,因此在该位置取样进行了加密处理,增大了拟合的可靠性,尤其对存在启动压力的油田,此位置一般靠近死油区,加密处理很有意义。文中求出的拟合式能够良好地拟合解析解轨迹两端直、中间弯的特点,与解析解曲线的重合度很高。将得到的流线方程与传统的三角形简化流线形式进行了对比,结论表明,以双曲线为基础的拟合式从流线形态、长度、波及面积和流管阻力上均优于三角形简化形式,使得对流线的简化处理和流线模拟计算更准确。     

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。     

全管体扩径对X80螺旋埋弧焊管力学性能影响规律研究

采用全管体扩径技术,研究了X80钢级Φ1 219 mm×22 mm螺旋埋弧焊管扩径前后力学性能的变化情况。结果表明,随着扩径率的增大,屈服强度和抗拉强度均有不同程度的增加,屈强比也随之增大,冲击韧性略有下降,DWTT性能变化不明显。在扩径率为0.88%情况下,管体横向屈服强度提高了15.2%,抗拉强度提高了5.8%,屈强比增大了9.8%;管体横、纵向屈服强度一致性提高了51.8%。总体上通过全管体扩径,管材力学性能的一致性得到进一步提高。     

基于应变设计的X70直缝埋弧焊管应变硬化能力研究

从A、B两种轧制状态的X70抗大变形钢板制成的钢管中取样,用板状试样测定了拉伸应力-应变曲线,计算了该钢的应变硬化指数n值,研究了时效及两种轧制状态的n值分布规律。结果表明,工艺B状态的钢管时效前n统计均值为0.116 0,时效后n统计均值为0.112 0,下降约3.4%;工艺A状态的钢管时效前n统计均值为0.115 0,时效后n统计均值为0.105 4,下降约8.3%。X70工艺B状态钢管的n值、屈强比及屈服强度呈明显线性关系。0.8%和1.4%扩径率对应钢管的应变硬化指数n值差别不大,但1.4%扩径率对应钢管的均匀延伸率均值下降明显,比0.8%扩径率对应钢管均匀延伸率均值低约2%。