张 东 刘啸奔 孔天威 杨 悦 武学健 吴 锴 张 宏

1.中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程研究中心,北京,102249

2.合肥通用机械研究院有限公司国家压力容器与管道安全工程技术研究中心,合肥,230031

0 引言

长输管道作为典型的焊接结构,在焊缝区和热影响区难免会出现裂纹、未焊透、未熔合等一系列焊接缺陷[1-2]。近年来我国发生了一系列管道环焊缝失效事故,对环境及人民生命财产造成难以估计的损失[3-4]。自2008年来,以中缅管道、漠大线、陕京三线等为代表的高钢级管道(X70、X80)在建成试压和投产运行初期发生了30余起环焊缝开裂和泄漏事故[5]。国内外许多学者、机构针对环焊缝失效问题开展了大量的研究,提出了许多管道环焊缝安全评价模型[6-7],其中,现有安全评价模型多以环向全焊缝应力应变本构关系为输入。但是目前管道环焊缝的失效一般是由于轴向载荷引起的管道环向裂纹开裂,这与输入的环向材料属性是不匹配的。吴锴[8]利用数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术对X80管道环焊缝轴向试样进行了单轴拉伸试验,测得了试样颈缩前的应力应变曲线,与环向全焊缝试样真应力应变曲线进行了对比,发现与环向试样相比,焊缝金属轴向强度明显更小。由此可知,采用环向全焊缝试样获得的应力应变本构关系来表征环焊缝的材料特性会高估环焊缝的实际承载能力。为降低管道环焊缝的失效概率,如何测定焊缝区材料轴向真实应力应变本构关系成为保障管道安全运行的关键一环。……