符方杰

（中国石化天然气分公司河北天然气销售中心，石家庄 050000）

0 引言

油气管道运行过程中，腐蚀会造成壁厚减薄，管道承压能力下降，甚至发生局部破裂，造成油气泄漏。因此，有必要对含缺陷管道的失效压力或剩余强度开展研究。目前，研究的主要方法[1-5]包括实验爆破法、半经验公式法（如ASME B31G、PCORRC等）、数值计算法（如有限元计算）。以文献[6]中9组含长矩形缺陷的全尺寸管道爆破实验数据为基础，开展含腐蚀缺陷管道失效非线性有限元计算分析。对比不同分析位置的选择对管道计算失效压力的影响，并给出最优的失效判定位置点。此外，计算以工程抗拉强度为判定依据下含长矩形缺陷管道的失效压力，并进行修正，用以提高在缺少真实抗拉强度的情况下管道计算失效压力的准确性。

1 有限元模型建立

采用三维20节点实体单元建立管道模型，缺陷类型为长矩形外腐蚀缺陷。为减少计算量，根据对称性，采用1/4管道模型，如图1所示。模型相关尺寸数据[6]如表1所示。模型右端面以及上、下剖面施加对称约束，左端面施加固定约束，内表面施加压力。

图1 含缺陷管道有限元模型

表1 含缺陷管道模型尺寸数据

含缺陷管道在内压作用下的失效过程存在显著的非线性特征。因此，在非线性计算中，管材采用真实应力应变曲线[7]，如图2所示。管道材料为API 5L X60，相应力学性能参数如表2所示，且计算过程考虑大变形问题。失效判据采用塑性失效判定准则[8]：当腐蚀区的应力状态达到材料后屈服终点时，管道发生失效。……