套管修复轴向穿透裂纹管道极限载荷研究

利用套管包覆缺陷是修复缺陷管道常见的方法之一。利用弹塑性有限元分析方法,对用套管修复轴向穿透裂纹管道的结构进行了有限元计算。采用极限载荷系数p衡量结构的极限承载能力,对其影响因素进行了研究。研究结果表明,p与套管位置有关,p随套管壁厚和套管宽度的增加而增加。给出了不同形式下套管修复轴向穿透裂纹管道的推荐参数,可为工程实际应用提供一定的支持。     

加强筋对含裂纹平板的止裂性能研究

利用有限元分析方法,对采用加强筋局部加强含裂纹平板的止裂技术进行了分析研究.通过引入止裂系数f以评价加强筋的止裂效果,考察了止裂系数f的影响因素.结果表明,f与加强筋的位置、宽度以及厚度有关,长度对其影响可以忽略.用五次多项式拟合了位置对f的影响,引入修正因子评价宽度和厚度对f的影响,获得了可用来评估加强筋止裂效果的f估算方法.     

关于输气管道的止裂研究

输气管道的建设首先要考虑的是安全问题,即管道的止裂问题。如何正确合理地确定管材止裂韧性数值是这一问题的关键。文章作者先后二十余年对国内外大量管线断裂事故作了调查研究,并结合自身的实践经验,首先从管材缺陷的允许值及临界裂纹长度这一角度提出了防止起裂应注意的问题,又着重介绍了利用Battelle方法计算止裂的是低冲击韧性值以及定货规范中对CVN值的要求,并对管道工作者提出了急需攻克的四个技术难点和有益的建议。     

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。     

西气东输管道延性断裂的止裂控制

正确合理地确定管材止裂韧性数值，是西气东输管道设计中的重大关键问题之一。为保证设计安全，管道的止裂设计必须建立在全尺寸止裂爆破试验的基础上，即用全尺寸止裂爆破试验来验证用模型预测并经公式修正的止裂韧性预测值。本文介绍了加拿大建设Alliance输气管道时进行的全尺寸止裂爆破试验，实验结果表明，实际止裂韧性值与用美国Battelle研究所的TCM双曲线模型和Leis修正方法计算出的预测值相吻合，我国西气东输管道的设计参数没有超出国际上经过全尺寸爆破实验验证的输气管道的数据范围，故建议采用CTM双曲线预测模型预测西气东输管道所需要的止裂韧性值，当计算出的止裂韧性数值大于94J时，采用大于1.0的Leis修正系数进行修正，文中还讨论了CVN试样断口分离现象对止裂性能的影响，控制止裂韧性应采用的试验方法与设备以及现场采用空气试压时应注意的问题。     

天然气管道止裂韧性预测模型的统计分析

采用最小二乘法对全尺寸管道断裂数据进行了分析，研究了工作压力、管道直径、壁厚等参数对止裂韧性预测的影响。结果表明，现有止裂韧性预测模型在较高钢级管道止裂韧性预测中产生较大误差，其主要原因是未考虑现代管材钢级提高的影响。     

天然气管道延性断裂止裂控制技术进展

随着管道钢强韧性的增加 ,延性断裂成为管道断裂的主要形式。为避免爆破等灾难性事故的发生 ,天然气管道延性断裂裂纹扩展和止裂控制成为国内外研究的重点。欧美研究机构通过大量的实验室及全尺寸爆破试验 ,建立了输气钢管延性断裂的止裂公式 ,为管道设计和止裂预测提供了便利 ,并在天然气管道延性断裂止裂控制中得到了广泛应用。本文重点介绍了Battelle双曲线模型和能量平衡模型的基本原理 ,比较了Battelle、Leis以及作者由统计分析所得预测模型之间的适用范围 ,同时讨论了两种模型在应用中存在的几个问题 ,为天然气管道止裂研究提供帮助。     

含环向穿透裂纹管道的J积分估算方法

介绍了一种含环向穿透裂纹管道在纯弯曲载荷下的Ｊ积分估算方法，即ＬＢＢ．ＥＮＧ２方法。经有限元数值计算和试验验证表明，此方法不仅简便易行，易编程实现，而且可提供较为准确和合理的Ｊ积分估算值和起裂载荷预测值，适于在工程实际中推广使用。     

射孔套管裂纹扩展分析

采用封堵球封堵已压裂地层的射孔,选择性压裂刚射孔的地层是有效的多层压裂方法,被封堵的射孔套管段将受到内压的反复作用,有可能发生低周裂纹扩展。通过有限元方法计算射孔和单孔孔边应力分布,证明单孔可以代表射孔孔边的应力分布。经过计算,将孔边的屈服范围拟合成射孔孔径和内压的函数。应用低周裂纹扩展公式,对屈服范围内的裂纹扩展进行初步分析,分析结果表明,多层多次压裂有可能导致射孔孔边裂纹扩展,最后造成套管断裂。     

射孔套管裂纹扩展分析

采用封堵球封堵已压裂地层的射孔,选择性压裂刚射孔的地层是有效的多层压裂方法,被封堵的射孔套管段将受到内压的反复作用,有可能发生低周裂纹扩展。通过有限元方法计算射孔和单孔孔边应力分布,证明单孔可以代表射孔孔边的应力分布。经过计算,将孔边的屈服范围拟合成射孔孔径和内压的函数。应用低周裂纹扩展公式,对屈服范围内的裂纹扩展进行初步分析,分析结果表明,多层多次压裂有可能导致射孔孔边裂纹扩展,最后造成套管断裂。     

X120管线钢管爆破试验及止裂设计的研究

为了研究X120(827 MPa)钢管的爆破容量从而正确评估钢管的结构性能,进行了一系列的全尺寸试验和有限元分析,同时进行了爆破和断裂止裂研究,进行了全尺寸止裂试验以评估X120钢管材料本身的止裂能力。爆破试验和分析的结果表明,该X120钢管有很强的抗内压能力。试验所讨论的模型未预测到X120管线钢管固有裂纹止裂所需要的韧性,但是,在不太严格的设计情况下,对于有固有裂纹止裂能力的X120钢管可能具有足够的止裂韧性。     

管线钢管的止裂预测

针对过去十年中管道韧性断裂的止裂预测与全尺寸试验结果不相符,致使标准预测工具对现代管道设计的适用性出现的问题。SZMF公司开发出了新的止裂预测方法。基于能量的判断应考虑到材料韧性的止裂压力预测。在有限元模型的数值方法中,代表材料抗力的基于能量的内聚区模型包含了材料损失,材料的力学性能特征值根据预制疲劳裂纹试样的落锤撕裂试验(DWTT)来确定。     

直缝埋弧焊管横向裂纹探伤分析

简要介绍了水柱式（射流）超声波探伤的工作方式及原理。分别采用手动超声波探伤、X射线拍片、荧光磁粉检查及金相分析等方法,对X65级?准 660 mm×12.7 mm直缝埋弧焊管生产过程中发现的焊缝横向裂纹进行了分析及识别。分析了横向裂纹的形成机理,并通过控制焊缝中S和P等有害杂质元素的含量,优化焊接工艺,做好焊接前原料（如板边坡口）的除锈等,改善焊接环境等措施,可有效防止和消除焊缝横向裂纹的产生,保证焊管焊缝质量。     

螺旋埋弧焊管常见焊接裂纹的分析

简述了焊接裂纹的分类及形态分布。对螺旋埋弧焊管焊接过程中出现的结晶裂纹和延迟裂纹的产生原因、形成机理、影响因素、防治措施等进行了分析阐述,同时提出了相应的解决措施。     

滑阀卡簧定位力有限元分析与优化

为提高井下滑套开关位置控制的准确性和安全性,采用Abaqus软件的间接方法对井下滑阀卡簧定位力进行了分析,并将实例分析结果与实验室试验结果和理论计算结果进行了对比,结果表明,数值模拟计算结果与试验结果基本一致,计算结果可靠,卡簧定位效果良好,为卡簧的优化设计提供了依据。     

钢质环氧套筒轴向修复效果研究

为了研究钢质环氧套筒对于含缺陷油气管道的轴向修复效果,对X52钢级Φ508 mm×9.5 mm含缺陷螺旋埋弧焊管的钢质环氧套筒修复结构开展了全尺寸轴向拉伸试验,通过应变监测及理论计算分析钢质套筒与管体的应力分布情况。结果显示,修复后的管体最大轴向拉力为3 854 kN,约为无缺陷钢管理论轴向承载力的50%;失效位置位于缺陷最深处,失效时,管体无缺陷处尚未进入屈服阶段;在纯拉伸作用下,钢质套筒承担的轴向载荷仅占总载荷24.5%。研究结果表明,钢质环氧套筒对于管道轴向应力修复效果有限,不建议采用钢质环氧套筒作为环焊缝或管体环向缺陷的修复手段。     

前摆式螺旋埋弧焊管机组内焊缝裂纹产生原因分析

螺旋埋弧焊管内焊裂纹产生的原因众多复杂,应从钢管焊接前各工序状态、焊丝和焊剂匹配、焊接工艺参数选定等方面进行分析研究。着重分析了前摆式螺旋焊管机组焊前各工序对内焊裂纹的影响。     

玻璃钢复合钢管的制备及静水压爆破性能研究

为了探索玻璃钢复合钢管用于油气输送领域的可行性,对玻璃钢复合钢管的制备和静水压爆破性能进行了研究,包括玻璃钢复合层材料的选择、玻璃钢管复合钢管的制造以及玻璃钢复合钢管的水压爆破试验,并与普通输送钢管的水压爆破性能和生产成本进行了对比。结果显示,玻璃钢复合钢管相对于同钢级普通钢管的爆破压力值提高了约50%,复合管在水压爆破过程中没有明显的屈服过程,外径膨胀率仅为1.06%-1.20%。研究表明,玻璃钢复合层较大地提升了管体强度,具有较为明显的止裂能力,且具有较高的产品性价比。     

管道环焊缝冷裂纹试验方法研究

国内外常用评定冷裂纹敏感性的试验方法有20多种,选择其中的斜Y形坡口试验、刚性拘束裂纹试验(RRC试验)和里海试验进行分析对比。通过对这3种冷裂试验方法拘束度的有限元计算以及管道对接环焊缝拘束度的模拟计算,得出以下结论:1同种材料、同样焊接工艺条件下,斜Y形坡口试验和平板对接试验焊缝拘束度远大于管道对接环焊缝的拘束度;2里海试验拘束度的大小与开槽的长度有关,槽越深,拘束度越小;同种材料、同样焊接工艺条件下,通过改变里海试样开槽长度可以模拟实际管道的拘束情况。