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油田热采注汽管道长期在高温、高压下运行,极易产生各种缺陷,造成管道承压能力降低,发生失效事故。因此,对缺陷管道进行准确的剩余强度评价,从而判别缺陷的可接受性并确定缺陷管道的剩余承载能力极为重要。
本文以材料力学、断裂力学和弹塑性力学为基础,对油田热采注汽管道进行应力分析,建立注汽管道剩余强度评价力学模型。并对注汽管道材料15CrMo进行工作温度下的拉伸性能试验,得到该材料的力学性能。列给出蒸汽管道平面型和体积型缺陷剩余强度评价程序,并对各种缺陷进行剩余强度评价计算,得到了安全的结论。
利用有限元分析软件ANSYS进行注汽管道剩余强度分析,并提出了真实应力-应变关系简化模型。分析平面型缺陷时,采用理想弹塑性模型和真实应力-应变关系简化模型,结果表明其极限载荷随裂纹深度的增加而迅速降低;两种材料模型得到的极限载荷值相差较大,进行平面型缺陷剩余强度评价时有必要采用材料真实应力-应变曲线。分析体积型缺陷时,分别对几种载荷工况进行模拟计算,结果表明,极限载荷随缺陷深度的变化较大;存在弯矩时,其极限内压值比纯内压作用时小,对架空敷设的注汽管道而言,弯矩作用对其剩余强度的影响较大,因此必须考虑弯矩作用的影响。