X120管线钢管爆破试验及止裂设计的研究.pdfVIP

X120管线钢管爆破试验及止裂设计的研究 杨 扬，吕 华 编译 (中国石油集团石油管工程技术研究院，西安 710065) 摘 要：为了研究X120(827MPa)钢管的爆破容量从而正确评估钢管的结构性能，进行了一系列 的全尺寸试验和有限元分析 ，同时进行了爆破和断裂止裂研究，进行了全尺寸止裂试验 以评估 X120钢管材料本身的止裂能力。爆破试验和分析的结果表明，该 X120钢管有很强的抗 内压能 力。试验所讨论的模型未预测到X120管线钢管固有裂纹止裂所需要的韧性，但是，在不太严格 的设计情况下，对于有固有裂纹止裂能力的X120钢管可能具有足够的止裂韧性。 关键词：焊管；X120；管线管；爆破；有限元分析；止裂 中图分类号：TE973．6 文献标志码：B 文章编号：1001—3938(2014)01—0068—05 BurstTestsandCrackArrestDesignandResearchofX120Linepipe (CNPCTubularGoodsResearchInstitute，Xi’an710065，China) Abstract：A new highstrength een developedforlinepipeapplications．Fulls‘izepipetestsandfiniteelementanalyseswere conductedtoevaluatestructuralperformance．Theburstandfracturearreststudieswereconducted．Resultsfrom bursttestsand analysesdemonstratesufficientpressurecontainmentcapacity．Forcrackarrest，full·sizetestswereconductedtoevaluatethe intrinsicarrestabilityofthemateria1．TheX120maypossesssufficienttoughnessforintrinsicarrestunderlessseveredesign scenarios． Keywords：weldedpipe；X120；pipelines；burst；finiteelementanalyses；crackarrest 随着运输成本的不断提高，人们开始通过提 平时仍然能够安全使用 。为了保证足够的承压能 高钢管强度 ，减少用钢量 的方法来减少管道成 力 ，通过爆破试验评估 X120钢管的实际承压水 本 ，从而提高经济效益。本研究结合埃克森美孚 平。同时，利用有限元分析进一步认识和开发爆 公司(以下简称美孚公司)的爆破试验 ，采用有限 破极限状态的设计标准。 元分析对失效管道进行裂纹断裂和止裂研究，同 1．1 爆破试验过程及 结果 时进行 了全尺寸试验 以评估材料本身的止裂能 为了评估钢管 的承压能力 ，2003年 3月埃 力。结果表明，该钢管有很强的抗 内压能力。 克森美孚公司的研究小组制作了长约 3m的X120 钢管试样 。试样的两个端部用高压端盖焊接 ．每 1 爆破试验 个试样的焊缝位置 、焊缝热影响区(HAZ)和母材 都装置了压力量规，当施加 内压时就能获得各个 输气管道的主要载荷是 内压，在许多输气管 位置 的响应 。表 1列出了X120钢管爆破试验 的 道规范中允许环向拉应力达到管材规定最小屈服 结果。可以看 出，8个试样是在焊缝失效的．只 强度的80％。X120钢管必须在压力达到应力水 有一个是在钢管管体失效。试验 4中的钢管管体