国内期刊摘要

YQCY 87401 管道在试压过程中的承压能力逆转现象《石油工程建设》1987年,第 1期,1～5页 油、气长输和集输管道在经受过高压的管段上,降压后又重新升压时却在低于以前承受过的压力值发生了破裂,国外文献中称这种现象为承压能力逆转。笔者从力学的观点对这种现象进行了分析,认为管材的断裂韧性、裂纹形状、循环压力及压力保持时间都是影响裂纹增长和承压能力逆转的主要因素。并提出了采用较高的试验压力进行分段试压以及对于间歇输送的管道应把压力或应力限制在稳     

在HIC环境下管道断裂模式与承压能力评价

研究了管道裂纹尖端过程区氢浓度与裂尖应力、应变场、氢扩散及管道内压力的关系，确定了氢致裂纹过程区的长度；依据微裂纹成核的开裂机理，提出了氢致开裂断裂判据的位错模型，并分析材料一环境体系的影响，在此基础上研究了含裂纹管道极限承压能力和临界J积分JISCC，对含平面型裂纹管道的安全运行具有重要意义。     

基于使用寿命模型的含裂纹钢制管道剩余寿命计算

为研究带有裂纹损伤管道剩余寿命的计算方法,针对正常使用环境下的钢制管道提出了同时考虑变形和承载力要求的含裂纹管道的使用寿命模型,该模型包括2个阶段,即裂纹萌生阶段和裂纹扩展阶段。对裂纹萌生阶段和裂纹扩展阶段分别采取局部应力应变状态方法和弹塑性断裂力学裂纹扩展理论方法进行分析,推导出管道在2个阶段剩余寿命的计算方法。在此基础上综合考虑环境以及平均应力对裂纹扩展速率的影响,根据安全系数法的原则,讨论了含裂纹钢制管道剩余寿命的计算问题,给出了含裂纹钢制管道剩余寿命的计算公式,为工程实践提供了理论依据。     

临氢X80管线钢量化氢压作用的疲劳裂纹扩展模型

随着中国对能源转型及氢能利用发展需求的日渐迫切，X80高强管线钢将面临在氢气环境中运行的风险。对管道而言，其在服役过程中同时存在静载荷和循环载荷，并且循环载荷与氢的交互作用更为复杂，因此评估管线钢临氢性能时要同时考虑拉伸性能和疲劳性能。通过高压氢气环境中的拉伸实验及疲劳裂纹扩展实验，分析了氢对X80钢拉伸及疲劳性能的影响，获得了量化氢压作用的X80管线钢疲劳裂纹扩展模型。结果表明：氢对X80管线钢的拉伸性能无明显影响；氢压越高，疲劳裂纹扩展速率越高，氢压3 MPa时的疲劳裂纹扩展速率为氮气环境中的10倍，氢对X80管线钢的疲劳裂纹扩展影响显著；当X80管线钢处于氢气环境中时，钢材的疲劳性能将成为管道安全设计和完整性评价的关键指标。（图8，表3，参27）     

氢致微裂纹应力腐蚀损伤管道的寿命预测

管道的断裂损坏常常始于微裂纹,研究微裂纹的形成原因、分布情况、扩展规律、扩展速率和影响因素等对于管道的寿命预测有重要的参考价值。基于损伤力学原理分析了管道应力腐蚀损伤演化模型,根据微裂纹扩张的位能和动能计算式以及能量守恒原理,推导得出氢致微裂纹扩展速率与管道剩余寿命的关系:微裂纹扩展速率与氢压有关,随着氢压的增大而增大。结合实例计算了管输介质H2S和CO2含量对管道剩余寿命的影响规律,结果表明:当管道中同时存在CO2和H2S时,管道腐蚀加剧;当输送压力和其他参数不变时,随着H2S和CO2含量增加,管道剩余寿命逐渐减小。     

用压力容积图进行管道试压方式研究

目前国内外采用的管道试压方式大致有两种，一种是在试压时控制管道环向应力水平；另一种是以管道中试压介质的压力容积图控制试压，以前者作为试压方式虽然简便，但因其将每根管子管材的屈服极限作为非变量，因而用同一应力水平试压极有可能造成管材过分屈服或试压不足，试压应力难以确定。而后者只控制试压过程中压力容积图的线性关系，即在图形出现非线性时停止加压，避免了试压应力骓以确定的问题，多项研究和统计表明，试压应力     

长输管道的韧性设计

为保证长输管道系统的安全可靠，韧性设计是管道设计的重要指标，足够的韧性可以延缓或阻止断裂事件的进程。管道韧性设计基本出发点是安全性和经济性，综合平衡这两方面因素，并在断裂力学的基础上，提出了管道韧性设计的基本原则，即开裂控制原则，裂纹扩展的止裂原则和封口形原则。开裂控制原则提出了根据ＣＶ与钢管全壁厚临界缺陷尺寸的关系曲线，来确定相应管道对于开裂控制的韧性设计要求；裂纹扩展的止裂原则是根据Ｗ．Ａ．ｍ     

在HIC环境下管道断裂模式与承压能力评价

研究了管道裂纹尖端过程区氢浓度与裂尖应力、应变场、氢扩散及管道内压力的关系,确定了氢致裂纹过程区的长度;依据微裂纹成核的开裂机理,提出了氢致开裂断裂判据的位错模型,并分析材料-环境体系的影响,在此基础上研究了含裂纹管道极限承压能力和临界J积分JISCC,对含平面型裂纹管道的安全运行具有重要意义.     

晶须增强金属基复合材料疲劳短裂纹扩展速率

利用等效夹杂理论及能量释放率导出了金属基复合材料短裂纹疲劳扩展速率，公式中考虑了晶须及裂纹前端塑性区对裂纹的影响，并给出了等效裂纹长度公式。将理论结果同实验结果进行了比较，吻合得较好；分析了短裂纹扩展规律，指出晶须对裂纹扩展的作用及在裂纹越过晶须一段距离后，可以认为晶须已经失去增强作用，此时相当于无晶须的情形。     

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。     

含轴向裂纹管道内压作用下的稳定性评定

通过Ｊ积分的弹塑性解,计算了含轴向裂纹管道在内压作用下的撕裂模量,叙述了撕裂模量相对于Ｊ积分的裂纹扩展稳定性评定图的绘制方法,并结合实例,分析了受压管道轴向裂纹稳定扩展的载荷范围,预测了裂纹失稳扩展时的临界压力。     

国外油气管道剩余使用寿命的预测和评估

论述了管道剩余使用寿命预测和评估的必要性，介绍了国外对管道剩余使用寿命的预测方法和评估理论，提出了应该把对管道剩余使用寿命的预测工作作为管道运行和技术维护这一管理系统的组成部分。     

压力容器内外壁轴向双裂纹相互作用

压力容器在制造过程、疲劳与复杂应力状态下会产生裂纹,这些裂纹的存在将影响到容器的安全使用,有必要对容器内外壁同时存在轴向双内外裂纹相互作用对应力强度因子的影响进行深入研究。利用ANSYS、FRANC 3D有限元软件建立含内外壁轴向裂纹的柱形压力容器模型,分析不同裂纹深长比的内外裂纹在静、动态下的相互作用对应力强度因子的影响,拟合得到不同裂纹深长比下名义应力强度因子的变化曲线,发现裂纹相互作用对深长比小的初始裂纹的扩展有促进作用,而对深长比大的初始裂纹的扩展则有抑制作用。研究结果对于不同深长比多裂纹相互作用下的裂纹扩展机理及多裂纹断裂失效评定问题的研究具有借鉴作用。     

埋地管道运行整体性评估

在对影响管道运行可靠性和整体性原因分析的基础上,重点提出了由腐蚀原因造成管道事故的评价方法,指出应用Ｂ３１Ｇ及其修正系数可较准确地确定腐蚀管段的允许安全强度,采用电化学腐蚀理论可成功解决预测泄漏时间,腐蚀速率和剩余使用寿命的问题。     

Crack Arrest and Multiple Cracking in Glass Through the Use of Designed Residual Stress Profiles

A processing approach has been identified and reduced to practice in which a residual stress profile can be designed such that cracks in a brittle material are arrested or grow in a stable manner. In the approach, cracks in the body encounter an increase in the magnitude of residual compression as the crack propagates. If correctly designed, the process increases strength and significantly decreases strength variability. This approach was demonstrated for a silicate glass, and multiple cracking was observed as a forewarning of the final failure. Normally, such glasses would fail catastrophically with the propagation of a dominant crack.     

螺旋焊缝管道的开裂原因

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、维氏硬度仪及金相观察等分析手段,对开裂螺旋焊缝管进行取样分析,利用冲击试验测试了管道母材的抗开裂能力。结果表明：该管道焊缝存在明显缺陷,缺陷类型包括存在于焊缝中的焊缝金属裂纹和夹杂,存在于热影响区中的焊趾裂纹和焊接裂纹,同时在热影响区及母材中存在夹杂。在高外载作用下,由于焊缝区硬度高于热影响区及母材的硬度,使得焊趾裂纹先于焊缝金属裂纹向热影响区扩展。热影响区中沿轧制方向排列的层状夹杂的存在促进了裂纹的扩展,形成层状撕裂,最终导致管道沿热影响区开裂直至母材。     

基于改进GEV分布的腐蚀油气管道剩余寿命预测

为了预测在役油气管道腐蚀剩余寿命,基于广义极值(Generalized Extreme Value ,GEV)自适应优选分布研究,建立了基于改进GEV分布的腐蚀油气管道剩余寿命预测模型。首先,利用马尔科夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)方法估计GEV分布函数的参数并由此确定极值分布类型,若图形检验合理,则采用该分布预测其最大腐蚀深度;其次,基于管道的可靠度及安全性建立腐蚀裕量预测模型;最后,根据管道最大腐蚀深度、腐蚀裕量及管道使用年限等数据,建立三者关系指数模型,以此预测管道剩余寿命。以中国某油气管道为研究对象,利用新建模型对管道剩余寿命进行预测,结果表明:模型的预测精度较高且不受限于数据的具体分布,作为管道剩余寿命的预测模型通用性较好。     

不同应力路径下两种典型煤样瓦斯渗透性研究

瓦斯渗透率是影响瓦斯抽采效果的重要参数.针对原生结构煤与构造煤两种典型煤样分别进行了常规三轴压缩及增轴压卸围压两种应力路径下的瓦斯渗透性测试,结果表明：构造煤煤样变形能力较大,在常规三轴加载及增轴压卸围压两种应力路径下,应变—渗透率曲线变化较为缓和,在峰值应力后出现反转,但增加速率较小.构造煤结构在载荷下的颗粒重组及裂隙揉搓封闭是导致其渗透性变化的主要原因.原生结构煤强度大,变形能力弱,应变—渗透率在屈服应力处出现反转,渗透率猛增.对比两种应力路径发现,增轴压卸围压路径下,渗透率变化更为剧烈,在屈服应力处渗透率增加速率变大,峰值应力处,达到最大值.结合声发射特征,得到了原生结构煤裂隙萌生、发展及贯通的宏观破坏特征是瓦斯渗透性出现渗流突变的主要原因.从构造煤与原生结构煤的对比情况可以发现,渗透率与变形之间并不是一致性关系,构造煤变形大,但渗透率变化较为缓和,原生结构煤变形小,渗透性出现急增现象.同时,应力路径对于构造煤瓦斯渗透性影响较小,对原生结构煤影响较大.     

热壁加氢反应器的断裂损伤分析

针对热壁加氢反应器封头与接管连接处存在裂纹的情况,进行了产生断裂损伤原因的分析.对存在裂纹的热壁加氢反应器进行了应力计算和安全评定,对疲劳裂纹扩展寿命进行了估算,计算了其剩余寿命。分析表明,尽管热壁加氢反应器存在裂纹,似从工程角度存在安全隐患,但从理论上还可以安全使用7a多,研究结果可为指导安全生产提供可行的科学参考。     

原油管道螺旋焊缝开裂原因分析

某原油管道在运行期间发生了螺旋焊缝开裂事故,通过对管道开裂处进行宏观检查、断口微观形貌分析、能谱分析、显微组织分析、硬度测试和材料性能拉伸试验,结果表明,螺旋焊缝中存在焊接缺陷,使得管道的承载能力降低,在积水的作用下发生了螺旋焊缝开裂。