输气管道弯头开裂的原因探讨和预防

国内某长距离煤气输送管道于1993年投入运行以来，先后三次在管道弯头部位出现裂纹，导致煤气泄漏。为了找出开裂原因，对弯头母材进行了化学成分、机械性能和金相组织的综合测试，并从加工制作、安装质量和运行条件等方面进行了综合分析，指出弯头开裂是由应力腐蚀所致。据此提出在输气管道建设中为防止应力腐蚀应当采取的措施。     

含裂纹油气管道CFRP修复数值研究

裂纹缺陷引发的管道强度下降是埋地油气管道的主要事故原因之一,而高强度、高模量、耐腐蚀的碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）可以很好地缠绕修复缺陷管段。针对有/无CFRP修复20钢含矩形裂纹缺陷管道,采用ANSYS有限元软件模拟内压载荷作用下含裂纹管道修复前后的响应过程,分析了裂纹角度、裂纹长度、裂纹深度、修复长度及修复厚度等参数对含裂纹管道强度的影响规律。研究表明,含裂纹管道的最大Mises等效应力随着裂纹与管道轴向夹角的减小、裂纹长度和深度的增大而增大,内压的增大加剧了缺陷参数对管道强度的影响程度。在工程中要严格控制裂纹在深度和长度方向的扩展,在内部减压后再维修含裂纹管道。CFRP修复厚度是修复后含裂纹管道强度的主要影响因素,随着修复厚度一定程度的增大,含裂纹管道最大Mises等效应力呈线性下降。     

长输油气管道裂纹失效案例调研

裂纹是管道的一种严重缺陷,可导致管道的突然开裂失效。通过对美国和加拿大管道裂纹失效案例调研,对比分析了北美地区国家及国内油气管道裂纹失效情况。结合典型失效案例从管道裂纹类型、失效原因等角度梳理了管道裂纹失效的主要风险类型、管控经验及相关法规标准,为国内油气管道裂纹失效的风险分析和相关决策支持提供参考。     

油气管道裂纹缺陷检测技术探讨

油气管道随着服役时间的增加正趋于老龄化,管道出现裂纹现象是重要特征之一,它影响了管道的完整性.以前主要是检测管道的金属损失特性,现在关注管道的裂纹.由于管道的材质、所处的环境以及承受荷载等条件不同,在管壁或焊接部位会出现不同程度的裂纹,从而导致管道破裂产生油气泄漏.本文主要介绍了油气管道出现的裂纹类型以及目前使用的裂纹缺陷检测技术,为油气管道裂纹检测技术研究提供了参考.     

含双裂纹缺陷海底管道疲劳寿命的分析

裂纹缺陷是制约海底油气管道正常运行的关键因素,裂纹会引起管道运行期间的泄漏、断裂,双裂纹共同作用对管道的破坏更为严重。该文研究了含双裂纹缺陷管道的疲劳寿命变化规律,计算了裂纹与管道轴线夹角的变化,双裂纹之间夹角和距离变化对管道疲劳寿命的影响,并对其进行敏感性分析。结果表明,双裂纹之间夹角和距离固定,疲劳寿命随着裂纹与管道轴线夹角的增加而降低,但是变化率逐渐增加;裂纹与管道轴线夹角固定,双裂纹之间夹角和距离变化时,疲劳寿命曲线会出现多个极值点,极小值多出现在夹角为90°时。分析结果可以为海洋工程的实际情况提供参考。     

基于应力投影的油气管道螺旋裂纹评估方法

目前国内外还没有针对管道螺旋裂纹的相关评估方法。为此,借鉴标准BS 7910中管道轴向裂纹和环向裂纹的评估方法,基于无限大平板斜裂纹将应力分解到裂纹方向及其垂直方向的求解思路,结合有限元模拟,提出了管道螺旋裂纹的评估方法：将螺旋裂纹的计算归结为轴向裂纹和环向裂纹的计算,根据无限大平板斜裂纹轴向裂纹和环向裂纹的复合计算公式,推导出管道螺旋裂纹应力强度因子的近似计算公式,并进行了静水压爆破验证试验。结果表明：该评估方法准确可靠,最大误差为5.62%,可以用于管道螺旋裂纹的工程评估。     

输气管道裂纹动态扩展的影响因素分析

输气管道裂纹的止裂是保障管道安全可靠性的前提，而管道裂纹动态扩展的驱动力则是表征裂纹扩展或止裂的直接因素。通过建立输气管道裂纹动态扩展的有限元模型，并在模拟计算中考虑裂纹扩展速度的衰减，分别计算了表征动态裂纹扩展驱动力的两项参数--能量释放率和裂纹尖端张开角；进而分析了管道内压、壁厚、裂纹止裂长度和初始裂纹速度对裂纹驱动力（也即裂纹扩展）的影响。最后得出结论：①管道内压对裂纹驱动力的影响很大，在其他条件不变，内压越大的管道裂纹驱动力越大；②管道壁厚也是对裂纹驱动力影响较大的一个因素；③随着止裂长度的增加，裂纹尖端张开角也随着增大；④最大裂纹速度越高，裂纹越不容易止裂。     

基于弱磁法的管道裂纹内检测技术探索

管道弱磁应力内检测技术可以有效检测管道上由各种原因导致的应力集中,管道裂纹的萌生与扩展伴随着裂纹周围的应力集中变化。为研究弱磁内检测技术在检测管道裂纹方面的适用性,建立了管道裂纹受力模型及力磁耦合模型,通过模拟管道裂纹扩展过程中的应力分布及裂纹的磁信号特征,得出结论:管道上的裂纹在受到拉伸载荷后,裂纹尖端的应力值逐渐增大,在管材弹性形变阶段,弱磁信号呈线性变化,裂纹信号特征为出现峰值。该方法可作为漏磁检测技术的补充,辅助排查裂纹缺陷。     

氢环境中有轴向裂纹管道的承载能力评估

针对天然气输送工程中存在着管道的氢损伤问题,根据内聚力损伤模型,结合权函数方法,通过计算数学裂纹长度,提出了有轴向裂纹管道在内压和温差作用下及氢环境中承载能力的评估方法。分析表明,随着裂纹尖端氢浓度的增大,数学裂纹长度增大,管道的承载能力大大降低;裂纹的原始长度越大,管道的承载能力越低。因此,用管道输送天然气应尽量降低氢杂质（如硫化氢）的含量;在管道的生产和安装过程中应尽量控制其裂纹的长度,以提高管道在氢环境下的承载能力;若管道存在原始裂纹,应确定管道是否有足够的承载能力。     

管道含外表面裂纹时的疲劳寿命预测研究

为有效预测含外表面裂纹管道的疲劳裂纹扩展寿命,基于扩展有限元方法,计算了不同管道半径厚度比、裂纹形状参数、裂纹相对深度下的管道外表面裂纹的应力强度因子。研究结果表明:管道外表面裂纹形状因子随裂纹相对深度的增加而增大,且随着裂纹形状参数的增大,其增加趋势更加显著;裂纹相对深度相同时,裂纹形状参数越大,裂纹形状因子越大;管道半径厚度比对管道外表面半椭圆裂纹形状因子的影响较小。在此基础上,建立了管道外表面裂纹应力强度因子的工程计算模型及基于Forman方程的含外表面裂纹管道的疲劳寿命预测模型。同时,开展了0Cr18Ni10Ti材料管道的三点弯曲疲劳试验,试验结果验证了所建含外表面裂纹管道疲劳寿命预测模型的有效性。该疲劳寿命预测模型可为管道结构工程设计提供参考。     

X80M钢级长输管道环焊缝裂纹成因及适用性分析

为研究某项目X80M钢级长输管道环焊缝裂纹成因及服役适用性，采用无损检测、水压物理模拟试验分析了含裂纹缺陷管道强度和裂纹扩展状况。通过裂纹解剖及金相分析确定了裂纹成因，采用含缺陷油气管道剩余强度评价方法对裂纹缺陷进行了评价。结果表明：水压物理模拟试验前后环焊缝裂纹尺寸无明显扩展，位置无变化，缺陷类型为环焊缝环向裂纹缺陷，裂纹成因为熔铜开裂，该类型裂纹缺陷均可接受，含该类型缺陷管道服役适用性良好。该研究结果对分析类似管道环焊缝裂纹成因及管道服役适用性具有一定参考价值。     

含轴向裂纹管道在氢环境中热承载能力评估

在天然气输送工程中,广泛存在着管道的氢损伤问题。根据内聚力损伤模型,结合权函数方法,通过计算数学裂纹长度,提出了含轴向裂纹管道在温差作用下氢环境中承载能力的评估方法。分析表明,随着裂纹尖端氢的浓度增大,裂纹尖端的内聚力减小,数学裂纹长度增大,管道的承载能力大为降低。裂纹原始长度越大,管道承载能力越低。     

基于压电陶瓷传感器的管道裂纹敲击定位法

如何科学确定裂纹所在位置和裂纹大小一直是油气管道检测面临的难题。为便于检测管道上的裂纹位置,提出了一种基于压电陶瓷传感器(PZT)信号识别的裂纹检测新方法——敲击定位法。该方法简单易行,通过获取管道上4个不同位置的信号值,可以方便地确定裂纹位置和周向裂纹长度范围。为验证该方法的可行性,在理论分析的基础上,选取1根长2. 1 m的钢制管道进行试验,通过粘贴在管道上的压电陶瓷传感器拾取敲击信号,获得应力波的传播特征。应力波在健康管道上传播时会不断衰减,但经过管道上的裂缝时衰减程度显著增大,因而可藉此识别裂纹所在位置。研究结果表明,管道上裂纹周向位置已知和周向位置未知两种情况下,裂纹与PZT传感器之间的计算距离与实测距离误差较小,因此该方法能有效识别裂纹位置。研究结果为油气管道裂纹的无损检测提供了新方法。     

设计阶段海底管道的缺陷评估方法研究

总结了海底管道的常规设计方法,探讨了设计阶段的海底管道缺陷评估的必要性.研究了设计阶段海底管道缺陷评估的主要内容,包括初始裂纹、临界裂纹缺陷的确定和有裂纹缺陷的海底管道剩余寿命的计算方法以及腐蚀模型,给出了在设计阶段进行裂纹和腐蚀缺陷评估的详细步骤,为优化海底管道的设计提供依据。     

天然气长输管道裂纹的无损检测方法

随着天然气管道铺设越来越多，输送气体压力不断提高，在役天然气管道的安全运行问题受到广泛关注。在管道腐蚀缺陷无损检测技术较为成熟后，天然气管道检测技术的研究重点逐渐转到如何对裂纹缺陷更有效、更准确的检测上。针对天然气长输管道裂纹检测的技术特点和难点，综述了天然气长输管道裂纹缺陷的无损检测方法及其发展趋势，重点分析电磁超声、远场涡流和漏磁检测等方法的特点和不足，探讨利用激光超声和磁致伸缩方法检测天然气长输管道裂纹的可行性，并介绍现有裂纹类缺陷检测信号的定量解释方法和存在的问题，指出加强具有自主知识产权的长输管道裂纹检测技术研究，探索裂纹缺陷定量评价方法的重要性。     

横力弯矩作用下周向裂纹管的塑性极限载荷

目前对承受弯矩的裂纹管道的塑性极限载荷的研究一般都只限于纯弯矩 ,而工程实际中承受弯矩载荷的管道大部分是横力弯矩 ,截面上同时存在正应力和剪应力 ,尤其是管道的跨度较短 ,所受的横向力较大时 ,剪应力对管道的极限承载能力有较大的影响。基于以上考虑 ,建立了含周向裂纹管道在横力弯矩组合载荷作用下的塑性极限分析模型 ,推导了包含埋藏裂纹、内表面裂纹、外表面裂纹和穿透裂纹等不同裂纹形式在拉力、横向力及内压作用下的极限载荷计算公式 ,计算公式可用于周向裂纹管道在各种载荷条件下的安全可靠性评估     

轴向穿透裂纹管道套管止裂性能分析

管道缺陷严重影响着管道的安全使用,而缺陷管道修复中最常见的方法是套管修复。对轴向穿透裂纹管道裂纹区域内套管止裂方法进行了分析,利用有限元分析方法,通过止裂系数f衡量套管的止裂效果,并对其影响因素进行了研究。结果表明,f与管道壁厚δ、裂纹半长a、套管位置Lx、套管壁厚sδ及套管长度Ls有关,与裂纹管道的管径Do无关。同时给出了不同形式下套管修复裂纹管道的推荐参数以及止裂系数f的拟合公式。     

天然气输送管线的止裂机理研究

对天然气输送管道裂纹的受力情况及裂纹的止裂机理进行了较为详细的分析,结果表明：管道轴向裂纹动态扩展的止裂性能与管材抵抗轴向裂纹扩展的能力有关,但在天然气传输管道中,减压速度低,管道阻止轴向裂纹扩展的韧性对动态裂纹的止裂并不起决定的作用,其止裂的关键是裂纹动态扩展过程中产生偏向环向的Ⅰ-Ⅲ型裂纹扩展.增大轴向裂纹扩展阻力和降低管材环向裂纹扩展阻力均可提高天然气输送管道的止裂性能.因此,在高压长输管线的止裂问题中应充分考虑管材的各向异性对裂纹止裂的有利影响,以降低管线的造价.     

HFW钢管焊缝疲劳特性与疲劳寿命预测方法研究

受停输启用和供需变动的影响,油气管道的输送压力会发生周期性的变化,疲劳失效问题异常突出.特别是对于含有裂纹缺陷的管道,在疲劳载荷的作用下,若管道的应力强度因子幅超过疲劳裂纹扩展门槛值,裂纹就会发生疲劳扩展.当裂纹扩展到一定程度,超过管道运行压力下所能承受的临界缺陷极限尺寸,管道就会发生疲劳失效,从而影响到管道的使用寿命...     

关于压力容器压力管道形成裂纹的问题分析

主要以关于压力容器压力管道形成裂纹的问题分析为重点进行阐述,结合当下压力容器压力管道实际运作情况为依据,首先分析压力容器压力管道形成裂纹概述,其次从设计完整的质量检验方案、科学安排质量检验流程、明确设备检验技术要求几个方面深入说明并探讨压力容器压力管道形成裂纹问题的相关思考,进一步强化压力容器压力管道裂纹管理与控制的实效性,旨意在为相关研究提供参考资料。