Ultimate Bending Capacity of Strain Hardening Steel Pipes

Based on Hencky＇s total strain theory of plasticity,ultimate bending capacity of steel pipes can be determined analytically assuming an elastic-linear strain hardening material,the simplified analytical solution is proposed as well.Good agreement is observed when ultimate bending capacities obtained from analytical solutions are compared with experimental results from full-size tests of steel pipes.Parametric study conducted as part of this paper indicates that the strain hardening effect has significant influence on the ultimate bending capacity of steel pipes.It is shown that pipe considering strain hardening yields higher bending capacity than that of pipe assumed as elastic-perfectly plastic material.Thus,the ignorance of strain hardening effect,as commonly assumed in current codes,may underestimate the ultimate bending capacity of steel pipes.The solutions proposed in this paper are applicable in the design of offshore/onshore steel pipes,supports of offshore platforms and other tubular structural steel members.

静载试验和低应变法对PHC管桩性能的检测

采用静载试验和低应变反射波法对PHC管桩的性能进行检测,通过抽检小比例PHC管桩进行静载试验对承载力进行检测,利用低应变反射波法对桩身完整性进行检测。结果表明:利用静载试验得出位移-荷载曲线的最大沉降量为14.78 mm,位移-对数时间曲线均较为平直发展;利用低应变反射波法检测PHC管桩桩身的完整性,其符合设计要求,可满足工程安全性要求。

直缝焊管排辊成形中预成形段的动力显式仿真

考虑到直缝焊管的排辊成形过程非常复杂,其间涉及明显的非线性,为了更好地了解板带的成形规律,针对406 mm焊管排辊成形机组的预成形段建立了弹塑性大变形有限元模型,采用动力显式算法进行了仿真计算,分别得到了预成形段管坯的等效塑性应变分布和几何变形,并通过开口度和板宽的测量验证了仿真的准确性.研究结果表明:在预成形段时最大塑性变形发生在带钢的边缘,其次是带钢中心以及带钢与粗成形轧辊端面接触的区域;弯边轧辊对带钢边缘的变形贡献最大.

国产X80管线钢的应变时效行为及预防措施

针对管线钢存在的应变时效问题,对国产X80管线钢及其直缝埋弧焊管管体进行了不同时效后的拉伸试验,对其应变时效行为及预防措施进行了研究。结果表明:当时效温度达到210℃时,存在1%预应变的X80管线钢和经水压、冷扩径后的直缝埋弧焊管均出现明显的应变时效,前者屈服强度和屈强比均上升6%,后者的分别上升9.5%和6.9%,且应力-应变曲线均出现明显的屈服平台;测定拉伸性能时要尽可能降低拉伸试样的温升,降低防腐前加热温度和缩短加热时间以及降低管线钢中的碳、氮含量,采用双相显微组织并在轧制工艺中用加速冷却后立即在线热处理等方法均是降低管线钢应变时效的有效措施。

应变时效对大口径X80管线钢拉伸性能的影响

将大口径X80管线钢试样拉伸至应变为0.5%~3.5%,卸载后分别进行室温及200,230,250℃时效处理,研究了拉伸预应变和时效温度对试验钢拉伸性能的影响;采用直缝埋弧焊在制管扩径率为0.5%~0.8%下对试验钢进行制管,研究了制管扩径率对试验钢拉伸性能的影响。结果表明:进行一定应变预拉伸+时效处理或制管扩径后,试验钢发生应变时效,其屈服强度增大,抗拉强度变化较小,屈强比增大;制管扩径率对屈服强度增量和屈强比增量的影响比拉伸预应变的更大;室温应变时效后,拉伸预应变是影响屈服强度和屈强比提高的主要因素;200~250℃应变时效对试验钢拉伸性能的影响比室温应变时效的大,200~250℃时效温度的变化对拉伸性能影响不大。

在役输油气管道沿线滑坡灾害监测预警技术及应用

滑坡灾害是浅埋输油气管道的主要风险源之一,监测预警是管道滑坡风险控制的重要手段。管道滑坡灾害的监测预警需要滑坡体和管道的联合监测,注重管体轴向应变监测。为获得管道轴向应变的准确值,每截面至少需要布置3个应变计。推导了已知截面上3点、9点1、2点钟位置应力时,管体监测截面上任意点应力的计算方法;探讨了基于材料强度破坏的管道预警阈值的确定方法。汶川地震期间,在兰成渝成品油管道羊木山滑坡获得了成功应用,为管道滑坡灾害监测预警的推广提供了借鉴。

多道次直缝焊管连续成型有限条分析

采用基于 Updated-Lagrangian法的大变形样条有限条法 ,分析直缝焊管多道次连续成型过程的纵向薄膜应变和位移。模拟结果表明 ,变形带材的边缘是变形剧烈的部位 ,必须严格控制带材边缘纵向应变。多道次连续成型时 ,带材变形应先逐渐增大 ,然后逐渐减小 。

考虑横向惯性下填砂竹节管桩纵向振动特性

为研究填砂竹节管桩这一新型复合桩基的纵向振动特性,基于复刚度传递理论,采用多圈层平面应变模型模拟桩周介质的双向非均匀性,在考虑横向惯性效应和桩身阻尼的情况下,结合拉式变换及其逆变换求得桩顶阻抗解析解及桩顶速度时域响应半解析解,并利用已有解验证了本文所得解的合理性.经参数影响分析发现,桩周填砂层性质对复合桩基的动刚度和动阻尼影响较大.所建模型和所得结论为闭口填砂竹节管桩的设计施工及低应变检测提供了理论依据.

泡沫金属的微惯性效应和动态塑性泊松比

采用三维Voronoi技术和显式有限元方法来研究闭孔和开孔两种泡沫金属的动态塑性泊松比问题和微惯性效应。细观数值模拟的结果表明:塑性泊松比随着轴向应变的增加而下降,塑性泊松比的峰值随着冲击速度的增加而下降;相对密度增加时,泡沫金属塑性泊松比增加;微惯性对平台应力的影响不大。该数值模拟结果能够解释侧向约束情况下闭孔泡沫金属的压溃应力随着加载速率的提高而下降的实验现象。

利用正交试验设计优化冷弯成形工艺参数

冷弯成形工艺参数的设计对冷弯成形产品质量有重要影响。本文对方矩形管冷弯成形过程中机架间距、摩擦因数和轧制速度的不同取值水平通过正交试验设计,利用Abaqus有限元软件的显式非线性动态分析对所设计试验仿真模拟,得到了每道次轧制过程中带钢边部最大纵向应变最小时各个道次3个工艺参数的最佳取值。并用优化后的参数进行仿真和验证,得到各道次带钢边部最大纵向应变比优化前要小,优化后第4-第10道次带钢纵向应变极值相对接近,产品边部拉伸小,并且边部拉伸分布比较均匀,有效改善了产品质量。

附加单个动力吸振器的扬矿子系统纵向振动仿真分析研究

针对深海采矿系统中扬矿管的纵向振动问题,采用了附加单个动力吸振器(简称DVA)的方法来抑制其纵向振幅和轴向应力。建立了附加DVA扬矿子系统的数学模型,并运用了Galerkin方法求解,应用了Matlab编制模拟分析程序,仿真计算了泵和中间舱分别附加DVA三种工况下的扬矿子系统纵向振幅和轴向应力,结果表明:在我国深海采矿区域最常见的海况,即海浪周期T为5 s时,附加DVA能有效地实现扬矿管的纵向振动抑制,尤其是中间舱附加DVA的纵向振幅减少幅度高达38%,轴向应力减少了26.2%,为深海多金属结核采矿作业提供一种新的安全措施和手段。

焊管在海底管道中的应用探讨

为了进一步拓展直缝焊管在海洋管道的应用,通过对海底管道应用特性和直缝焊管产品特点的综合试验分析,得出了直缝焊管在几何尺寸、性能指标及交付施工等方面的使用优势。随着海洋管道向深海领域的开发,管体纵(横)向性能、抗屈曲能力、应变时效等方面的技术要求相应提高。分析认为,厚壁直缝焊管以其优异的综合性能将成为海洋管道领域应用的主要选择之一,这必将推动焊管在厚壁管制造、尺寸精度、性能控制等方面的技术进步,同时也为焊管制造技术的发展提供新的机遇。

考虑反射波震荡的饱和土中大直径现浇混凝土管桩低应变测试解析解

相比传统实心桩,大直径现浇混凝土管桩在相同混凝土消耗的前提下拥有更高的承载能力和动力学刚度,但其低应变检测理论仍然滞后于工程应用。具体而言,饱和土体中的土塞效应和由于横向惯性效应导致的反射波震荡这两者对检测结果的影响仍然不清晰,亟需建立严格的桩周土-管桩-土塞模型来弥补这一空白。因此,采用Biot多孔介质连续方程模拟饱和土中水土两相介质间的相互作用,从能量法的角度考虑桩体的横向变形,修正了适用于管桩基础的Rayleigh-Love杆件模型,并将两者通过桩土界面关系进行耦合求解。通过傅里叶变换、势函数解耦偏微分方程以及分离变量法等数学手段求解了桩周土与桩芯土的径向和纵向位移函数,而后采用傅里叶逆变换得到半正弦脉冲下桩顶纵向振动速度时域响应解析解,并通过与前人的解进行对比,验证了该解的正确性。结果表明:管桩泊松比越高,桩底反射信号幅值越小,反射波震荡效应越明显;管桩壁厚越大,桩底反射信号幅值越大;桩芯土模量越小,反射波的震荡效应越明显。

内外涂层防腐工艺对高钢级管线钢管力学性能的影响

简单分析了钢管由于内外涂层防腐工艺处理产生应变时效(strain aging)的原因,介绍了目前国内外对应变时效研究的进展情况。通过对X70、X80钢级直缝埋弧焊管分别取试样,在不同的试验条件下进行了拉伸试验和夏比冲击试验,试验结果表明①焊管抗拉强度和伸长率无明显变化;②焊管夏比冲击功和剪切面积变化不明显;③管体屈服强度和屈强比有明显变化,其主要影响因素是防腐前的中频加热温度。

我国抗大变形管线管的研制进展

介绍了基于应变设计抗大变形管道的要求、材料设计原理以及我国抗大变形焊管研制的进展情况。采用铁素体+贝氏体双相组织思路研制开发并批量生产了中缅管线X70抗大变形焊管,对板材的组织性能要求及制管前后、时效前后的板-管主要性能变化规律进行了研究,研制的焊管具有优良的性能。在此基础上针对西气东输三线管道进行了X80抗大变形焊管的开发,分析了X80抗大变形材料研制中存在的问题及主要难点,即强度升高对双相组织中硬相比例增加的要求与硬相增加对均匀延伸率不利影响的矛盾,工艺窗口更窄。通过试验确定了双相组织比例要求,并采取了有效措施研制出了性能优良的材料,千吨级试制钢管各项性能指标均达到了西气东输三线X80抗大变形焊管的要求,实现了我国X80厚壁大变形焊管研制的突破。

X80钢JCOE制管过程应变强化规律及其影响因素研究

为了探究X80钢制管过程中应变强化规律及其影响因素,采用厚度22 mm不同厂家生产的6种X80热轧钢板,以相同的JCOE制管工艺生产出Φ1 219 mm×22 mm规格钢管,并对6种钢板的拉伸性能以及钢板、钢管拉伸性能差异进行了检测。根据检测结果,从化学成分、显微组织等方面分析了制管前后拉伸性能变化的影响因素。分析结果显示,X80钢制管后屈服强度、屈强比有较大幅度的升高,不同材料的升高幅度不同。研究表明,拉伸性能的变化与合金成分无明显的规律,主要与显微组织有关。

X90直缝埋弧焊管的形变硬化性能

采用拉伸试验、扫描电子显微镜研究了单相、双相X90直缝埋弧焊管横向、纵向拉伸形变硬化性能。结果表明,双相X90管线钢横向拉伸形变硬化指数并未呈现普通管线钢形变硬化指数随应变增加而降低的规律,而是在塑性变形初始阶段形变硬化指数较低,之后缓慢上升至稳定值。双相X90管线钢横向拉伸工程应力-应变曲线为Luders伸长型,即存在明显屈服平台,是其形变硬化性能不同于其它管线钢的主要原因。双相X90管线钢中铁素体作为软相和贝氏体作为硬相的组织特征及制管过程后的应变时效是其拉伸过程中出现屈服平台的重要影响因素。