论文部分内容阅读
管道缺陷评价技术是确保安全运行的关键。国内外对管道事故统计与分析表明,由于评价技术不成熟造成对缺陷的认识不足而造成的油气管道事故占管道事故的多数。因此,需要对已有管道缺陷进行适应性工程评估,尤其是裂纹类缺陷的适用性评估,以决定是否对其进行修复。
对在役管道修复现场收集到的20余根服役管道进行了力学性能测试,包括化学成分分析、金相组织、硬度测试以及拉伸试验、冲击试验、断裂韧性、弯曲试验等力学性能测试。针对材料各个区域的组织开展了拉伸、冲击以及断裂韧性测试研究,发现管道焊缝热影响区的韧脆转变温度高于母材和焊缝,认为管道容易在此处萌生裂纹并发生断裂。观察了断口的微观形貌,分析了断口缺陷对测试性能的影响,并发现试验管道存在大量的裂纹。
针对已有的轴向裂纹和环向裂纹评估方法结合有限元模拟结果,进行了相应的参数修正。以提高评估的准确性,分别采取6组带长度250-1600mm和深度4-6mm不等裂纹的试验管段进行了全尺寸压力试验验证。在已有的管道轴向裂纹和环向裂纹评估方法的基础上,结合有限元模拟结果进行修正,利用全尺寸试验对修正后的评估方法进行验证。轴向裂纹评估公式与验证试验的误差在5%以内,环向裂纹评估公式与验证试验的误差在10%以内,且试验点的预测压力都小于实际失效压力,确保了一定的安全系数,可以用于裂纹的工程适用性评估。针对现有标准缺少螺旋裂纹评估方法的情况,以及工程上的需要,在平板斜裂纹评估方法的基础上结合有限元模拟结果,提出了基于应力分解的螺旋裂纹评估方法。针对该评估方法进行了6组长度200-1200mm和深度4-6mm的裂纹管道全尺寸验证试验,试验点均位于实际失效压力/预测失效压力=1的线上方,试验点具有一定的安全系数。除两处深度大于70%的长裂纹试验点失效预测误差超过10%以外,其试验点误差均在10%以内。