成形内应力对油气管屈服强度的影响

根据美国石油学会API标准规定,采用管体取样压平试样的屈服强度表征输油管体屈服强度.通过对UOE管与外控成形螺旋焊管弹复应力进行测试表明,由于UOE管弹复应力低,包申格效应使压平试样的屈服强度低于经强力扩径强化的管体屈服强度,因此这种表征是偏于安全的;而对于螺旋焊管(外控成形)管体内有较高的弹复应力存在,管体取样,弹复应力释放,虽然压平的包申格效应使试样屈服强度降低,但弹复应力使管体屈服强度降低更严重,因此这种表征是偏于不安全的.     

包申格效应对X65管道钢管强度的影响

进口X65卷板制管后屈服强度明显下降，通过包申格效应试验，分析制管过程中的应力，应变对钢管屈服强度的影响，对进口卷板制管前后屈服强度的变化情况进行了详细研究，指出了影响钢管强度的几个主要因素。     

油气干线用钢管质量指标确定方法

建设一条管道,设计者的任务之一是根据适用性、可靠性和经济性的原则确定所用钢管的质量指标值,以此选购钢管(板)。屈服强度、屈强比、韧性等是钢管(板)的主要质量指标,合理确定这些指标的数值有相当难度。通过对管道用钢管的性能研究,结合对国内外相关研究成果的分析,提出了在确定屈服强度时要考虑包辛格效应的影响、包辛格效应对屈强比的影响及其影响范围,并给出了管道用钢、钢管的屈服强度、屈强比和韧性指标值的具体确定方法。     

螺旋埋弧焊钢管卷制中包申格效应的机理分析

分析了螺旋埋弧焊钢管生产中钢卷拆卷矫平、预弯成型过程中的正反受力变形。由于多晶体金属中部分晶粒的微塑性变形以及铁素体体心立方晶体受力后的位错反应、位错塞积或位错分解产生第二类残余内应力，用第二类残余内应力对包申格效应的产生机理进行了阐述说明。论述了包申格效应对钢管屈服值的影响。     

对影响管材屈服强度的包申格效应试验分析

螺旋缝埋弧焊管在拉伸试样的制作时会产生与焊管成型过程中变形相反的塑性变形,从而引发包申格效应.通过对X65钢级板卷以及其制成钢管的同方向拉伸性能试验表明,板卷强度水平对包申格效应有着重要影响,并给出包申格效应值VBE大小的经验关系式,同时还讨论了板卷屈强比对包申格效应的影响.     

西三线0．8设计系数试验段管道试压问题

结合西三线0．8设计系数试验段的现场高试验压力要求,系统地对管道试压水平与存留缺陷关系、管道试压下的屈服变形判定条件、累积塑性应变量计算以及压力-容积控制方法中的p—V曲线等进行了分析,结果表明：高试验压力可以显著减少管道存留缺陷;管道试验压力和管材实际屈服强度为影响管道屈服的主要影响因素,试压管节的实际屈服强度若低于93％SYMS,则会发生屈服变形,升压至最高试验压力时,管节的累积塑性应变量与其实际强度有关;管道注满水后的含气率和管道中的低强度钢管对p—V曲线的形状影响较大。     

X100干线钢管应用的若干技术问题

1、　屈服强度的评估对于管子力学性能的评估 ,钢的屈服强度是一个基本参数。X10 0管子扁平试样的屈服强度下降 ,而且在评估高强度管子的屈服应力时 ,压扁工艺不适用。可以通过扩径试验 ,即测量由内压产生的屈服应力 ,来评价管子的屈服应力。由于该项试验费时且投入高 ,进行生产性试验不现实 ,因此在工业化基础上不具备扩径试验的可行性。圆棒试样可以消除包申格效应 ,最适于X10 0的试验。但圆棒试样的尺寸太小 ,不能代表整个壁厚。为更好地评价X10 0干线钢管的屈服强度和拉伸强度 ,钢管生产厂和用户应对评价程序进行讨论并达成协议。2、…     

输油管道超设计压力运行的几个关键问题

为保证输油管道超设计压力运行的安全,针对钢管力学性能、管道临界缺陷尺寸、环焊缝质量验证3个影响管道承压的重要因素,在管道沿程压力计算基础上,开展了管材小试样屈服强度统计与试验、钢管实物屈服强度与小试样屈服强度差异性分析、管道临界缺陷尺寸计算与内检测精度分析、环焊缝性能验证方案的研究。研究表明:钢管实物屈服强度与管材最小要求屈服强度之比即为最大运行压力与设计压力之比;由于压力升高,管道运行时允许的缺陷尺寸减小,其中大于临界尺寸的缺陷应保证被现有管道内检测器发现,否则应降低运行压力从而增大临界缺陷尺寸值;超设计压力运行前,应进行一次相应强度的现场试压,排除环焊缝异常。     

我国油(气)管道应进行屈服试验

文章综述了管道屈服试验发展的经过、试验目的与意义;在屈服试验中排除缺陷的机理;讨论了此试验对管道变形、管材机械性能及消除焊接残余应力的影响,介绍了其技术经济效益。最后对在国内采用屈服试验及许用工作应力的确定提出了建议。     

流变仪响应特性对含蜡原油屈服应力测试结果的影响

含蜡原油的屈服特性对管道停输再启动起主导性作用。目前,含蜡原油屈服应力大多利用实测的流变曲线,依据某判定条件确定。利用2台同为控制应力型但不同型号的流变仪开展实验,发现在测试的初始阶段,相同剪切加载条件下不同流变仪的实际响应特性(剪切率)不同,流变曲线差别较大;分析含蜡原油在2台流变仪下的屈服响应特性,发现其屈服应力、屈服应变差别较大,即含蜡原油屈服特性与流变仪加载后的实际响应特性密切相关。因此,含蜡原油屈服应力的确定需要考虑流变仪在测试过程中的实际加载条件。基于固体力学中材料强度极限的概念,将含蜡原油黏弹-触变模型中弹性应力的最大值定义为屈服应力。新提出的确定屈服应力的方法能够考虑流变仪在测试过程中的实际加载过程,物理意义也更加明确。     

基于屈服强度的X80钢管100％SMYS试压的可行性

高强度试压是国内外管道试压的普遍趋势.为研究我国X80钢管100％SMYS(最小屈服强度)试压的可行性,以西气东输二线西段为例,应用概率统计方法,分析了X80直缝钢管和螺旋缝钢管管材试样屈服强度的分布特征,并研究了实物屈服强度和管材试样屈服强度的差异.结果表明:X80直缝钢管和螺旋缝钢管试样的屈服强度分布均符合正态分布,X80直缝钢管屈服强度性能优于螺旋缝钢管,钢管实物屈服强度比管材小试样屈服强度高10％～15％.以100％SMYS试压导致母材屈服概率小于1％为目标,根据管材试样屈服强度概率分布特征及试样与实物屈服强度的差异,得出X80钢管可进行100％SMYS试压的结论.     

芳纶纤维复合材料修补缺陷管道的仿真分析

芳纶纤维复合材料是一种可用于缺陷管道补强修复的新型多维复合材料,现场一般采用多层环向缠绕的方式对管道进行修复。使用ABAQUS软件对缺陷管道在芳纶纤维复合材料补强前后进行仿真分析,并研究修复厚度、内压、缺陷深度对修复效果的影响。结果表明:芳纶纤维复合材料能够修复圆坑和曲面缺陷管道,恢复缺陷管道的承压能力;通过增加芳纶纤维复合材料补强层的厚度,能够降低缺陷管道的环向应力,且随着修复厚度的增加,环向应力减小的趋势变小;当修复管道缺陷处Mises等效应力小于屈服强度时,内压越小,补强效果越好。     

关于输油管道静水压试验的强度试验压力问题

通过对国外部分测试资料的分析,对我国《原油长输管道线路设计规范》(SYJ14-85)中强度试验压力问题做了说明,认为该规范规定的强度试验压力是偏低的,是管道试压的最低要求。为了提高我国输油管道建设的水平与质量,建议将强度试验压力提高到管子实际屈服值。     

基于应变的管道环焊缝失效评估图评价方法改进

当管道名义应力超过材料屈服强度时,基于应变的失效评估图是评价管道内裂纹缺陷的重要手段,焊缝强度匹配是影响管道环焊缝断裂行为的重要参数,而传统的基于应变失效评估图方法未考虑焊缝强度匹配的影响。基于此,采用数值模拟方法建立了管道环焊缝外表面局部环向裂纹驱动力有限元模型,并基于BS 7910-2019《金属结构裂纹验收评定方法指南》的参考应变计算方法,探索了裂纹深度、裂纹长度、焊缝强度匹配系数、管材屈服强度对基于应变失效评估图评价管道环焊缝裂纹缺陷精度的影响,提出了将焊缝强度匹配纳入基于应变的失效评估图的改进方法与计算模型。改进后的基于应变失效评估图方法大大提高了其适用范围与评价精度,可为工程中开展管道环焊缝的适用性评估提供参考。（图14,表1,参24）     

高钢级管道环焊缝应变能力评价

为了评价高钢级管道环焊缝的应变能力,建立了基于材料损伤理论的管道环焊缝有限元模型。通过优化裂纹尖端网格尺寸,准确模拟了裂纹尖端的应力分布及撕裂过程。采用屈服强度和均匀延伸率表征高钢级管道的材料特性,计算并分析了管道环焊缝的裂纹驱动力曲线,建立了裂纹扩展失稳准则和材料断裂韧性准则两种失效判据,研究了管道材料性能、裂纹长度及内压对裂纹驱动力的影响,定量分析了这些影响因素与管道应变能力之间的关系。结果表明:较之内压,裂纹长度对管道应变能力影响较大,材料均匀延伸率较屈服强度对管道的应变能力影响更大。针对基于应变设计的管道,建议对环焊缝提出均匀延伸率等塑性容量指标的要求,从而更好地为基于应变的高钢级管道的设计和评价提供技术依据。     

普通混凝土劈裂抗拉尺寸效应试验研究

为探究普通混凝土劈裂抗拉受力方式尺寸效应,设置三种不同强度等级和三种不同立方体尺寸普通混凝土,应用液压伺服机和劈裂抗拉装置,对普通混凝土进行劈裂抗拉受力方式尺寸效应研究。通过试验得到不同加载工况普通混凝土破坏形态和劈裂抗拉强度特征值进行对比分析,主要得到以下结论:尺寸效应对混凝土劈裂抗拉破坏形态没有直接影响;不同强度等级混凝土受劈裂抗拉加载方式均受到尺寸效应的影响,随着立方体边长尺寸的增大,混凝土劈裂抗拉强度逐步降低,其中强度等级较高的混凝土,其劈裂抗拉强度降低幅度值逐步增大,但劈裂抗拉强度降低百分比基本相类似;同时从尺寸效应律角度提出不同强度等级普通混凝土劈裂抗拉加载方式下尺寸效应方程,所得到的方程具有较好的适用性。     

基于有限元的含均匀腐蚀缺陷油气管道剩余强度

针对油气管道随服役年限延长腐蚀日益严重的问题,运用有限元分析软件ANSYS Workbench,对含均匀腐蚀缺陷的金属油气管道进行综合分析,研究轴向腐蚀长度、环向腐蚀长度、腐蚀深度、相邻腐蚀间距等对管道剩余强度的影响。分析表明:(1)轴向腐蚀缺陷越长,管道剩余强度越小。(2)当环向腐蚀缺陷长度较长时,对管道的剩余强度影响不大,当环向腐蚀缺陷较短时,可以将缺陷近似视为裂纹处理。(3)随着腐蚀深度的增加,管道剩余强度迅速减小。(4)对于两相邻轴向腐蚀缺陷,当轴向间距小于20 mm时,可将两个缺陷视为一个整体缺陷计算管道剩余强度;当腐蚀缺陷轴向间距大于20 mm时,则分别计算两个缺陷对应的管道剩余强度,取其中较小值。     

埋地输气管道泄漏爆炸作用下并行邻管的动力响应北大核心

并行敷设的埋地天然气管道其中一条管道气体泄漏到空气中发生爆炸,可能导致相邻目标管道失效。为研究目标管道的动力响应,提出由非线性有限元程序LS-DYNA定义甲烷-空气混合气体的方法,通过数值模拟研究半球形气云爆炸作用下目标管道应力和位移变化情况,并对管道间距、埋深、目标管道壁厚、管径、运行压力及气云半径6类影响因素进行定量分析。结果表明:与TNT当量法和TNO多能法相比,该方法在模拟气云近场爆炸方面具有更高的准确性;在半径为21 m的可燃气云爆炸作用下,目标管道Mises等效应力最大值约548 MPa,管道发生屈服失效;目标管道横截面各点产生径向位移,管道整体出现下沉;并行管道间距、埋深及泄漏气云半径对目标管道Mises峰值应力的影响较为显著。研究结果可为管道在设计和运行阶段的风险防控方案优化提供参考。(图12,表2,参36)     

弯曲加载下管道钢应力腐蚀行为研究

分别采用三点弯曲、四点弯曲加载试验方法,研究了X80和16Mn管道钢及焊接接头的硫化物环境应力腐蚀开裂(SSCC)行为,并通过ANSYS软件分析了不同弯曲加载的应力分布特征,探讨了材料因素、力学因素对管道钢应力腐蚀行为的影响规律和机理。结果表明,对于弯曲加载下组织均匀性管道钢而言,其SSCC行为受应力特点控制,三点弯曲和四点弯曲加载方法均可用于评价管道钢的SSCC行为,但四点弯曲加载的平行试样试验结果更为一致。对于管道钢焊接接头的SSCC行为评价,三点弯曲加载是不合理的,四点弯曲加载方式则可取。     

克乌成品油管道复线试压爆管的原因

介绍了克乌成品油管道复线的工程概况和投产试压过程中发生的2次爆管事故.从管材强度和管体缺陷、高频焊接制管工艺、制管流程的质量控制等方面分析了管道投产试压爆管的影响因素.对可能导致克乌成品油管道复线投产爆管的原因进行排查,认为该管道投产试压过程中不存在水压试验压力超过钢管本身的屈服极限,以及环境温度和水温过低的问题.焊缝质量不合格,疏于生产过程控制环节的质量检测,钢管本身力学性能要求存在问题,以及钢管经过工厂环节试压和强度试压导致内部缺欠扩展开裂,可能是试压爆管的主要原因.