含凹陷管道弯曲承载力研究
2021-08-30李康帅郑召典邵永波
压力容器 2021年7期
李康帅,郑召典,邵永波,彭 宁
(1.西南石油大学 土木工程与测绘学院,成都 610500;2.烟台大学 土木工程学院,山东烟台 264100;3.中国船舶集团 海装风电股份有限公司,重庆 401122)
0 引言
管道安全运行和可靠性取决于机械损伤、腐蚀缺陷、疲劳裂纹、材料缺陷、焊接等因素。结合输气管道常见故障原因的分析可知,机械损伤是管道发生故障的主要原因[1-3]。机械损伤可分为沟槽和凹陷,其中凹陷的损害是管道故障最常见的原因之一[4-5]。凹陷对管道的安全运行有着极大的威胁,因此管道产生凹陷时应当及时评估管道的完整性[6-10]。目前,国外对于含凹陷管道的完整性评价初步形成一些相应的规范和标准,例如ASME B31.4—2016,ASME B31.8—2016,API 579-1—2016等都明确凹陷深度小于管径6%或7%为安全,凹陷深度超过这个值时建议修复。
最近几年有关凹陷完整性评价方法的研究主要从应变计算[11-15]、剩余强度计算[16-18]以及疲劳寿命预测[19-21]等方面进行。其中,SHUAI等[11]通过试验和有限元模拟凹陷形成的过程,详细分析了管道凹陷形成过程中各阶段的应力应变响应,变形分析表明,卸载后在凹陷处形成的残余应力状态与凹陷深度有关,当凹痕深度较浅时,凹痕区域的外表面处于拉伸状态,而当凹痕深度较深时,凹痕区域的外表面处于压缩状态。ALLOUTI等[14]分析了凹陷深度对管道破裂压力的影响,提出了一种基于简单局部应变准则的方法预测预估凹陷管的损伤和失效,通过试验测试和数值模拟结果比较发现凹陷的临界深度等于管道外径的10%的规则是非常保守的。……
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