基于外穿式交流电磁场检测的钻杆轴向裂纹在役检测技术研究

钻杆是钻井过程中易受破坏的关键部件,在其服役过程中进行检测,对于减少钻具失效事故具有重要意义。针对钻杆在役检测的特点,提出一种新型外穿式交流电磁场检测方法,建立针对钻杆外表面轴向裂纹的外穿式交流电磁场检测有限元仿真模型,分析钻杆表面感应电磁场分布以及裂纹引起的电磁场畸变信号与裂纹尺寸关系,在此基础上提取裂纹识别特征信号,基于仿真模型分析激励线圈提离高度影响,设计开发井口钻杆外表面轴向裂纹在役检测系统,并进行试验测试,仿真和试验结果表明:外穿式交流电磁场检测探头所提取的钻杆轴向裂纹特征信号Bx和Bz分别反映裂纹深度和长度,具有定量识别能力;激励线圈提离高度可满足在役检测需要;外穿式交流电磁场检测系统利用周向阵列检测线圈可有效检测钻杆表面轴向裂纹。

管道轴向裂纹检测脉冲远场涡流传感器设计与仿真分析

脉冲远场涡流检测方法结合了脉冲检测频率丰富以及远场方法适于铁磁性管道检测的优势,因此文中采用脉冲远场技术对管道轴向裂纹进行了检测。首先分析了脉冲远场涡流的检测原理,通过提取感应电压信号的负峰值和过零时间作为特征量可以分析管道的检测信息,在此基础上设计了4种不同结构的传感器模型,比较了4种模型过渡区的远近、对轴向裂纹检测灵敏度的高低以及对不同壁厚管道检测的结果。仿真结果表明:与其它模型相比,连通激励磁路的传感器模型具有更好的检测效果。

基于FAD的管道轴向裂纹失效分析

基于传统的FAD(failure assessment diagram)方法,运用BS 7910和API 579两个标准对陆上油气管道失效压力进行预测并与试验值进行比较,发现基于上述两个标准的管道失效预测值与实际相比偏小,导致现役管道运营、维护成本的增加,造成不必要的浪费。为消除或降低这种负面影响,在保证管道运行安全前提下,经过实验,提出修正的FAD方法,结果表明,修正后的FAD方法对油气管道的失效分析结果与实际吻合得更好。

最佳自增强下厚壁圆筒表面轴向裂纹研究

基于有限元软件ANSYS分析了厚壁圆筒的最佳自增强压力。计算了在相应工作压力下自增强圆筒内表面轴向裂纹Ι型应力强度因子。考虑了裂纹的几何形状、深度等影响因素,对圆筒内外两侧同时存在裂纹的情况进行了研究。结果表明:最佳自增强压力随工作压力而变化;自增强后应力强度因子的减少量随裂纹加深而降低;外部裂纹可使内裂纹应力强度因子降低1%左右。

航空发动机盘件径轴向裂纹底波监控超声检测方法研究

针对某航空发动机盘件中的径轴向裂纹,采用不同焦距的5MHz、10MHz聚焦探头和平探头,分别在0°,1°,2°,3°的声束入射角度下进行检测试验,通过对入射角度以及探头类型、频率、焦距等参数的优化,建立了径轴向裂纹的底波监控超声检测方法。研究发现:与垂直入射相比,小角度纵波斜入射底波监控超声检测方法可提高超声波对裂纹的敏感程度;使用焦距为89mm的10MHz聚焦探头,并使声束以2°入射角斜入射可得到最佳检测效果,试验结果与数值模拟具有良好的一致性。

轴向裂纹对海洋立管疲劳寿命影响的数值分析

基于线性波浪理论计算作用于海洋立管上的波浪力,建立含外表面轴向裂纹海洋立管的有限元模型,采用ANSYS有限元软件计算含不同尺寸裂纹的海洋立管在内压和波浪力共同作用下的疲劳寿命,分析海洋立管的疲劳寿命随裂纹几何参数的变化规律.计算与分析结果表明:裂纹长度和裂纹深度的增加都会使海洋立管的疲劳寿命减小,但裂纹深度对海洋立管疲劳寿命的影响远大于裂纹长度;裂纹深度较小时,海洋立管疲劳寿命随裂纹深度的增加而急剧减小;对于同一深度的裂纹,裂纹椭圆率越大,海洋立管的疲劳寿命越大;总之,海洋立管的疲劳寿命主要取决于裂纹深度.

含轴向裂纹等径焊制三通的塑性极限载荷

在几个简化假设的前提下 ,采用弹塑性有限元方法 ,系统分析了内压下含轴向裂纹的等径焊制三通的极限载荷及其变化规律 ,分别给出了含轴向裂纹、穿透型裂纹及表面裂纹的三通极限载荷的估算公式 ,并将估算公式计算出的值与有限元数值解进行了比较。结果表明 ,深短裂纹和浅表面裂纹对极限载荷影响很小 ,内表面和外表面两种裂纹形式对极限载荷的影响差别不大 ,可采用外表面裂纹来分析 ;

含轴向裂纹圆柱薄壳动态特性的有限元分析

轴向裂纹的存在而导致了圆柱薄壳在裂纹附近区域的局部振动,其动态特性发生了显著的变化。采用有限元方法研究了轴向裂纹尺寸对薄壳固有频率以及振型的影响规律,研究了局部振动具有自己的固有频率与独特的振型及其随裂纹长度变化的规律,解释了在相同的壳体原有振动中有可能出现裂纹长度增加而固有频率却反而上升的现象。将计算结果与实验结果进行了对比,二者吻合较好。

厚壁离心管坯温度场和热应力场的数值模拟及其轴向裂纹分析

运用有限元分析软件ANSYS 8.0/Multiphysics对材质为21CrMo10钢的离心管坯,在不同工艺参数下的温度场和热应力场进行了分析。结合生产实际得出:厚壁离心管坯出现轴向裂纹的原因在于管模内壁涂层太薄、管坯横截面的温度梯度∧10℃/mm;随着管模内壁涂层厚度的减薄,钢液浇注温度的升高,厚壁管坯内壁的热应力有增大的趋势。据此进一步优化和确定了在特定情况下浇注合格管坯的工艺参数。

厚壁管道轴向裂纹对C-SH_(0)模态反射特性的影响

采用有限元方法分析了激励信号的中心频率、轴向裂纹长度、缺陷深度和缺陷位置对周向超声导波反射的影响。利用时域反射系数R评价了轴向裂纹反射回波强度随缺陷尺寸和中心频率的变化趋势。对于一定尺寸的非贯通轴向裂纹,当中心频率从55kHz增加到110kHz时,周向水平剪切模态(C-SH_(0))的R略有增加。在给定的中心频率下,随着裂纹长度的增加,R先增大后减小,再进入振荡区,最后趋于稳定。因此,得出C-SH_(0)模态对内部缺陷和外部缺陷具有相同的敏感性的结论。最后确定了不同轴向范围内R的最大值和最小值,可用于缺陷尺寸的定量分析。

含有轴向裂纹的圆柱薄壳的模态分析

采用有限元软件ANSYS,对含有轴向裂纹的圆柱薄壳进行模态分析,找出了局部振动的固有频率和振型随裂纹长度变化的规律,发现局部振动对壳体原有振动的影响,即当局部振动的固有频率和壳体原振动的频率相近时,在裂纹附近出现了第三种振动。

外表面轴向裂纹管道失效评估误差对比分析

为了探究不同裂纹管道失效模型的预测误差的不确定性,基于89组实验数据,计算不同规范的预测精度,并采用距离相关系数和Kruskal⁃Wallis检验等统计手段,对裂纹管道的7种失效内压预测模型的预测性能差异进行评估,并对其适用范围提出合理建议。结果表明:所搜集模型的预测精度p0/pC与管道极限内压实验值pC相关关系较弱,可被忽略;根据规范间差异是否显著,可将其分为4组:①模型CorLASTM;②规范R6⁃1、API、Battelle和R6⁃2;③规范R6⁃3和SINTAP;④规范GB和BS7910,从第一到第四组规范,预测结果危险性逐渐降低,保守性逐渐升高;优先使用第二第三组规范进行预测,其优先级顺序:第二组为R6⁃1,API,R6⁃2和Battelle;第三组为R6⁃1和SINTAP;模型CorLASTM可作为裂纹管道极限内压的预估计;规范BS7910和GB应适用于要求较高的项目。

管道轴向裂纹面内压作用下的J积分计算

在管道的制造、安装和运行期间,不可避免地会产生类似于裂纹的缺陷,轴向裂纹是最常见的裂纹。确定含轴向裂纹管道在各种应力状态下的应力强度因子和J积分,是评价管道完整性和使用寿命的重要组成部分。根据Karlson和Backlund推导的考虑裂纹承载的修正J积分的表达式,结合帕里斯公式和权函数方法,论述了管道轴向裂纹面在内压作用下的J积分计算方法,并与其它计算方法进行了比较。

含轴向裂纹管道内压作用下的稳定性评定

通过J积分的弹塑性解,计算了含轴向裂纹管道在内压作用下的撕裂模量,叙述了撕裂模量相对于J积分的裂纹扩展稳定性评定图的绘制方法,并结合实例,分析了受压管道轴向裂纹稳定扩展的载荷范围,预测了裂纹失稳扩展时的临界压力。

含外表面轴向裂纹管道评估模型预测精度统计推断

含裂纹管道评估模型预测精度的分布情况对研究管道失效概率和改进模型都至关重要。基于89组实验数据,结合极大似然估计法和Kolmogorov-Smirnov检验对7种含外表面轴向裂纹管道安全评估模型的预测精度进行统计推断,并根据其分布规律对不同模型的预测性能进行对比分析。结果表明除Battelle和CorLAS模型的预测精度分别服从Gumbel分布和正态分布外,其他规范的预测精度均服从对数正态分布;7种模型的优先级顺序和推荐情况为R6-3、R6-1(或API)、R6-2和SINTAP规范;BS7910和GB规范应适用于要求比较高的项目;CorLAS和Battelle模型可用于项目的预估计;采用失效评定图(FAD)评估模型,两种FAD曲线无明显差异,受断裂比的影响较大,因此可通过改进断裂比的计算精度提高模型的预测水平。

某型航空发动机高导外机匣内壁轴向裂纹故障分析及其工艺改进

针对某型航空发动机高压涡轮导向器外机匣多发轴向裂纹故障的问题,通过机匣工况分析和仿真建模,确定机匣裂纹部位的受力情况;通过金相显微镜观察裂纹宏观及微观形态,确定裂纹起始部位;通过扫描电镜和能谱分析了解断口表面腐蚀产物元素成分分析,最终确定裂纹性质为高温蠕变-腐蚀裂纹,并给出了后期的工艺改进方向。通过在裂纹多发部位喷涂热障涂层,降低基体温度和阻隔燃气,显著降低了故障率。

扬克烘缸缸体边缘轴向裂纹实例分析

运用疲劳与断裂力学揭示烘缸运行时的失效原因

带轴向裂纹圆筒形容器塑性爆破压力的计算

本文分析了带轴向裂纹圆筒形容器塑性爆破压力与无裂纹圆筒形容器爆破压力的关系。得到了计算带轴向裂纹圆筒形容器塑性爆破时流变应力和爆破压力公式,即σ_o=2σ_b/2+(3ln(1+δ_5))^(1/2) P_f=σlnK 经有关试验数据验证,本文公式的准确度较目前常用公式高,通用性较强,可用于工程计算。

发动机盘环件径轴向裂纹超声检测能力及影响因素分析

针对航空发动机盘环件超声检测中存在的径轴向裂纹取向不利导致检测困难的问题,采用力学加载方式制作含有长度为1.5~10 mm疲劳裂纹的试样,试验对比了纵波直入射缺陷回波法与底波监控法、纵波小角度斜入射缺陷回波法与底波监控法等4种方法对径轴向裂纹的检测能力,并分析了探头参数、裂纹位置等因素对检测能力的影响规律,最后在某涡轮盘上验证了方法的有效性。结果表明,纵波小角度斜入射底波监控法对径轴向裂纹的检测能力最强,使用焦距为89 mm的10 MHz聚焦探头并使声束以2°斜入射时,可检出试样中长为1.5~10 mm的疲劳裂纹,该方法对于接近焦点位置的裂纹检测效果更好。

解决球磨机中空轴内R区轴向裂纹

中空轴是球磨机上支撑筒体的关键件,整个回转部分(包括研磨体和物料重量)都通过这两个零件支承在主轴承上.因此,中空轴的铸造和加工质量直接影响着磨机是否能长期安全运转.