基于应变的高钢级管道环焊缝适用性评价

现行管道设计标准大多遵循传统的基于应力的设计准则，当管材出现屈服和应变强化时，基于应力的设计准则便不再适用。为了有效开展基于应变的高钢级管道环焊缝适用性评价，需要解决驱动力的应变表征和失效准则确定两个关键问题。通过对含环焊缝根部裂纹的高钢级管道进行有限元分析，得到基于应变的裂纹扩展驱动力，研究了缺陷尺寸、强度匹配及压力等因素对环焊缝应变能力的影响；对比分析了两种管道环焊缝断裂失效准则并明确其适用性。分析结果表明：缺陷尺寸不仅影响裂纹扩展阻力，而且影响裂纹扩展的驱动力，裂纹深度较长度对基于应变裂纹驱动力的影响更为明显；高匹配焊接的环焊缝具备更强的应变能力，承载能力也相应增强；错边和变壁厚等根部不连续会削弱环焊缝的承载能力；基于裂纹失稳扩展失效准则评价的是极限应变能力，对环焊缝的断裂韧度要求很高，建议选择基于断裂韧度准则的评价方法。所得结论可为高钢级管道环焊缝应变能力评估提供技术参考。