N80Q钢的低周疲劳特性及寿命预测
2021-09-29杨程晖康文泉魏文澜
机械工程材料 2021年9期
崔 璐,吴 鹏,杨程晖,康文泉,李 臻,魏文澜, 王 澎
(1.西安石油大学机械工程学院,西安 710065;2.蜂巢动力系统(江苏)有限公司,扬中 212214)
0 引 言
在石油天然气的勘探开发过程中需要消耗大量的油井管。随着能源需求和钻井技术的发展,油井管的服役环境越来越恶劣,油井管的破坏往往伴随着巨大的经济损失[1-2],而疲劳失效是油井管最主要的破坏形式之一。井深的增加导致了井内压力和温度相应升高,油井套管在该服役环境下承受着超过材料屈服强度的拉/压应力循环作用,而蠕变和预应变的存在使得油井套管处于拉/压应变不等的状态,在上述多因素的作用下油井套管承受着非对称低周疲劳破坏的风险[3-4]。
大量研究表明,材料的低周疲劳特性对疲劳寿命有着不可忽视的影响,在寿命预测模型中对影响疲劳寿命的因素进行修正能够有效提高寿命预测精度。MORROW等[5]基于Manson-Coffin方程提出了考虑平均应力影响的Morrow模型,大幅提高了疲劳寿命的预测精度;OHJI等[6]研究了2024铝合金在考虑平均应变下的疲劳损伤累积,并基于此建立了考虑应变比影响的寿命预测模型;张孝忠等[7]研究发现,考虑平均应力松弛的SWT模型能够显著提高材料的疲劳寿命预测精度。随着工业技术的发展,结构部件的服役工况更加恶劣,平均应变对结构疲劳寿命的影响更加明显,因此该方面的研究得到广泛的关注。Morrow弹性修正模型、SWT修正模型以及Walker修正模型等均通过平均应力修正来提高寿命预测精度[8-10];……
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