输气管道环焊缝表面裂纹管道极限载荷计算方法

论文摘要

为了便于对天然气长输管道环焊缝缺陷进行准确快速的安全评估,建立了考虑裂纹尖端奇异性的含环焊缝缺陷的有限元模型,计算了不同缺陷尺寸下的管道环焊缝裂纹J积分,分析了焊缝匹配系数及材料硬化指数对J积分的影响,进而研究了基于J积分理论的含缺陷管道的极限载荷影响因素,并在此基础上提出了适用于特定匹配系数和材料硬化指数情况下能够实现J积分及极限载荷快速求解的工程计算公式。研究结果表明:①根据有限元计算结果拟合的工程计算公式具有较高的精度,可以满足较大缺陷几何尺寸范围内J积分求解,实现含环焊缝裂纹缺陷的管道极限载荷求解;②含环焊缝缺陷管道的裂纹J积分与缺陷尺寸、材料属性以及焊缝匹配系数密切相关,含缺陷管道的极限载荷会随着裂纹尺寸的增加而降低,而随着材料硬化指数的增大而增大;③对含环焊缝中心线处表面裂纹的X80钢制管道而言,低匹配焊接管道极限承载能力要弱于高匹配或等匹配焊接管道。结论认为,该研究成果可为现役输气管道的安全评价及完整性管理提供参考。

论文目录

• 0 引言
• 1 含表面裂纹的管道有限元模型
•   1.1 几何模型及参数
•   1.2 有限元模型
•   1.3 模型验证
• 2 环焊缝表面裂纹因子
•   2.1 因子
•   2.2 考虑焊缝匹配系数的有限元模型
•   2.3 因子评估
• 3 基于J积分的极限载荷分析
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王旭,帅健

关键词: 输气管道,环焊缝缺陷,裂纹,积分,极限载荷,缺陷尺寸,安全评估,快速求解

来源: 天然气工业 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 石油天然气工业

单位: 中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院

基金: 国家重点研发计划项目“油气管道及储运设施完整性评价技术研究”(编号:2016YFC0802105),国家科技重大专项子项目“四川盆地大型碳酸盐岩气田开发示范工程——大型含硫气田开发HSE保障关键技术研究与解决方案”(编号:2016ZX05052)

分类号: TE973.3

页码: 94-101

总页数: 8

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