孙 宏， 栾 涛， 宗秋丽， 郑青昊 编译

（1. 渤海石油装备华油钢管公司， 河北 青县 062658；2. 曹妃甸新天液化天然气有限公司， 河北 唐山063000）

1 概 述

准确可靠的输气管道结构完整性评估至关重要， 其失效会造成经济和人员的严重损失。 考虑到钢管包含裂纹状缺陷， 裂纹的非稳态扩展十分关键， 这取决于材料的韧性， 从断裂微观机理看， 可能是从脆性断裂到明显延性断裂。 针对这种情况， 最近几十年来已经开发了几种设计和完整性评定准则， 这些模型通常是在经验或半经验的基础上建立的， 并通过实物全尺寸管道爆破试验进行校准。 此类模型已成功用于中低韧性钢的止裂能力预测。 对于现代高强度、 高韧性钢（如X80）， 量化材料止裂的能力非常重要， 但并非所有方法都能进行准确预测。 因此， 讨论可用的管道止裂预测技术的现象学基础和局限性， 以及在更大塑性变形时如何修订和修正结构钢的韧性是很有必要的。

应用最广泛的方法之一是Battelle 研究院1970 年制定的Battelle 双曲线法 （BTCM）。 该模型使用两个独立的公式来计算止裂所需的能量：①根据剪切断裂扩展的速度来计算材料的阻力；②模拟裂纹尖端附近的气体减压速度。 简单地说， 减压速度高于延性裂纹扩展速度时， 该模型能够量化， 这种情况下， 裂纹驱动力降低， 实现了期望的止裂预测。 对于低韧性材料， 基于原模型的预测结果与试验结果吻合较好， 该能量与从夏比冲击试验获得的能量是线性相关的， 一旦BTCM 模型通过全尺寸爆破试验校准后， 实验室小尺寸试验将备受关注， 夏比试验将被广泛用于各种钢材和应用环境止裂的评定。……