小口径薄壁钢管爆破压力预测

精准可靠的管道爆破压力预测,不仅有利于油气输送管道系统的工程设计和完整性评估,而且可以提高管道的传输效率。针对油气管道常见的小口径薄壁钢管开展了静水压力爆破试验,对比了几种典型爆破压力的预测公式和方法,采用偏差分析将预测结果与试验结果进行比较。相比Von Mises屈服准则,基于Tresca屈服准则的爆破压力预测公式计算得到的小口径薄壁钢管承压能力更接近实际结果,而且Tresca屈服准则中的最大切应力塑性破坏更容易解释小口径薄壁钢管的静水压爆破过程。同时考虑钢管的几何尺寸特点,采用ASME公式、Barlow OD公式、Barlow ID公式、Max shear stress公式以及Turner公式计算小口径薄壁钢管的爆破压力,其适用性更强。     

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。     

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。     

高压力大口径输油气管道钢管壁厚的选择

对于油气长输管道系统,合理选用线路钢管,不仅对管输系统的安全运行至关重要,而且可以节省管道建设投资。描述了相关标准选择钢管壁厚的传统原则以及高等级地区钢管壁厚的选择原则。分析了在人烟稀少地区采用0.8的强度设计系数选取管道壁厚的可行性;鉴于厚壁钢管生产难度的限制,研究了在高等级地区降低输气管道壁厚的实用性问题以及材料可用厚度的断裂力学限定问题。通过对管道断裂力学的限定分析,结合工程实例计算验证,得出高压力大口径管道在选用不同钢级钢管时理论壁厚的参考值。     

菜籽与菜籽仁散粒体的压榨塑性模型

进行了菜籽与菜籽仁散粒体侧限压榨下的应力应变关系、侧向压力试验.根据侧限压榨符合幂次硬化材料模型的试验结果,采用Doraivelu屈服准则,建立了基于增量理论的菜籽与菜籽仁散粒体侧限压榨塑性本构方程.结果表明,Doraivelu屈服准则可作为菜籽与菜籽仁压榨塑性模型的理论基础,压榨塑性模型能较好地描述菜籽与菜籽仁散粒体的塑性变形.     

钢质输油气管道试压标准分析

介绍了国内外长输油气管道压力试验的历史背景及现行的钢质输送管道试压标准,阐述和分析了国内新建管道现行两套钢质输送管道试压标准的采用情况,给出了不同试压方式的适用范围和管道试验压力的确定标准.     

金属材料屈服函数的注记

本文提出了金属材料的一种近似线性化初始屈服函数,它是位在Tresca六边形和双剪应力六边形之间的十二边形(族).应用这种屈服函数进行结构极限分析,计算工作量增加不多,可以得到精度比较好的结果.     

含凹陷管道全尺寸爆破试验北大核心

为了准确评定凹陷管道的承压能力,开展了含凹陷管道全尺寸爆破试验。试验得出凹陷管道的变形、凹陷区域应变及裂口特征等信息,从而分析凹陷管道失效行为与机理。结果表明:管道存在的凹陷,在提压后凹陷区域相比远场发生了较大应变,加剧了凹陷周围的应力集中。通过全尺寸爆破试验,确定了管道的屈服压力为10.1 MPa,爆破压力为10.5 MPa,结合相关标准与设计规范,确定试验用管段的许可承载压力为3.88 MPa,为保障管道的安全运行与工程决策提供了技术参考。     

均匀腐蚀速率下内腐蚀管道最小剩余壁厚预测方法

对内腐蚀缺陷管道建立了三维非线性有限元模型,预测其失效压力,并分析管道壁厚、内压、缺陷尺寸对最小剩余壁厚的影响。研究结果表明:在均匀腐蚀速率下,管道壁厚、内压、缺陷深度和长度是影响最小剩余壁厚的主要因素,缺陷宽度影响较小,可以忽略缺陷宽度方向尺寸的变化;有限元计算的最小剩余壁厚与试验结果吻合较好;最小剩余壁厚与管道壁厚、内压近似呈线性关系,与缺陷长深比近似呈负指数关系。基于有限元计算结果,拟合得到最小剩余壁厚公式,其计算值与爆破试验结果接近,可以为管道剩余寿命评价提供参考。     

含凹陷管道全尺寸爆破试验

为了准确评定凹陷管道的承压能力,开展了含凹陷管道全尺寸爆破试验。试验得出凹陷管道的变形、凹陷区域应变及裂口特征等信息,从而分析凹陷管道失效行为与机理。结果表明:管道存在的凹陷,在提压后凹陷区域相比远场发生了较大应变,加剧了凹陷周围的应力集中。通过全尺寸爆破试验,确定了管道的屈服压力为10.1 MPa,爆破压力为10.5 MPa,结合相关标准与设计规范,确定试验用管段的许可承载压力为3.88 MPa,为保障管道的安全运行与工程决策提供了技术参考。     

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.     

油气输送管道疲劳寿命分析及预测

基于试验室小尺寸疲劳试样裂纹扩展速率(da/dN)试验所测得的螺旋埋弧焊管疲劳裂纹扩展数据,对管道剩余寿命进行了评估和预测,同时进行了实物钢管全尺寸疲劳试验,对预测结果进行了验证.研究结果表明,采用小尺寸疲劳试验结果对管道剩余寿命进行预测的结果与实物试验结果基本一致,虽略微保守,但从工程应用的角度讲是可行的.此外还结合实物疲劳试验分析了油气输送管道中较常见的管体表面半椭圆裂纹类缺陷的扩展规律.     

蓖麻籽冷榨塑性模型试验研究

通过密闭容器单轴压榨试验,明确了蓖麻籽散粒体压榨过程中塑性阶段的应力-应变关系,建立了蓖麻籽散粒体单轴压榨塑性本构模型,确定了幂次强化模型参数,并将试验结果和单轴压榨塑性本构模型计算结果进行了比较.综合对比结果表明,基于Doraivelu屈服准则的蓖麻籽散粒体等效应力-应变模型验证了压榨过程中的幂次强化规律,在塑性阶段,相同大小加载力条件下,等效应变与单轴加载时轴向应变最大相对误差为8.3%,平均相对误差为5.41%.     

地基极限承载力的无网格分析

在无网格伽辽金法的基础上,利用应力应变增量形式表征了基于Drucker-Prager屈服准则的土体弹塑性本构关系;在小变形假设的前提下,实现了基于增量本构关系的弹塑性分析的无网格伽辽金法;采用罚参数修正了能量变分方程式,方便地实现了无网格伽辽金法的本质边界条件;并采用Newton-Raphson增量迭代法计算地基土体的极限荷载,其分析结果与静载试验结果吻合较好,验证了本文方法的合理性,进一步拓展了无网格伽辽金法的应用范围.同时与有限元计算结果作了对比研究,体现了无网格法的优越性.     

Tresca与Mises屈服理论的两种简明比较法

本文采用代数法和应力圆面积法对Tresca和Mises屈服理论进行了简明的定量分析比较，其结论与文献[4]、[5]和[6]相同。此方法简单明了，应用到教学中收到了良好的效果，且耗时很少。     

局部腐蚀油气管道失效压力的计算方法

针对管道局部腐蚀导致的失效事故越来越多,而国际上尚无适用于局部腐蚀油气管道失效压力分析评价方法的问题,验证了非线性有限元法评价局部腐蚀的可靠性,运用该方法分析了局部腐蚀半径及局部腐蚀深度对管道失效压力的影响。借鉴平板加强筋强化理论,以数值模拟数据为基础,建立了一种局部腐蚀油气管道失效压力计算方法,与B31G(修订版)、DNV-RP-F101以及新近开发的PCORRC为代表的评价规范计算结果的对比表明:拟合得到的局部腐蚀油气管道失效压力计算方法误差小,且误差分布均匀,可以满足局部腐蚀油气管道失效压力的预测要求。     

油气管道规范中弹性敷设弯曲应力公式的改进

为了推导出简单、实用、准确的油气管道垂直弹性敷设弯曲应力计算公式，研究了国内外油气管道规范中弯曲应力的计算公式，分析了原有公式的适用性和在计算中存在的不足。在此基础上，根据结构力学理论，从平断面假定出发，采用微积分方法重新推导了油气管道垂直弹性敷设弯曲应力计算公式，并用ANSYS有限元软件对公式的准确性进行了验证。研究结果表明：推导公式理论充分、简单易用、适用性好，能够准确计算油气管道垂直弹性敷设的弯曲应力。研究结果为油气管道垂直弹性敷设弯曲应力的计算提供了可靠依据，弥补了国内外油气管道规范中垂直弹性敷设弯曲应力计算公式的不足。（图4，表1，参9）     

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。     

全尺寸管道的爆破试验及转变温度

本文论述了带预制裂纹的全尺寸管在低温下的爆破试验可求得全尺寸管的韧性转变温度。试验过程中测定的裂纹开裂压力和爆破压力值与理论公式所计算值相近。全尺寸管道存在起裂和扩展两类韧脆转变温度,起裂转变温度可根据断裂韧性防爆破温度的变化规律来确定,扩展转变温度一般用剪断口百分数所对应的温度来确定。     

管道全尺寸气体爆破试验完整性评估技术

中国石油天然气管道建设飞速发展,但高压力、大口径以及X70钢级以上高强钢管材的长期服役状况和极限状态缺乏历史数据,不能准确评估管道运行风险。针对目前国内试验技术的现状,充分借鉴国外管道全尺寸爆破试验场的使用情况,研究了高钢级大口径高压气体管道爆破试验场的功能,分析了试验场针对管道长期服役失效的应用领域,以及各类试验所需要的测试参数。研究结果表明：建立系统的全尺寸爆破试验完整性评估技术手段,对于管道运行安全可靠性以及全生命周期管理是必要的,系统设计管道爆破试验场的参数和功能,可为我国建立管道爆破试验场提供数据支持,必将有利于管道完整性评估技术的发展,提高管道本质安全。