周向表面裂纹压力管道塑性垮塌失效的理论与实验研究(二)——韧带局部塑性垮塌失效模型

建立了周向表面裂纹管的韧带局部塑性垮塌失效准则及相应的失效模型 ,导出了拉弯组合加载条件下周向表面裂纹管韧带局部塑性垮塌失效载荷的理论解。与净截面塑性垮塌 (NSC)模型预测结果及有限元计算结果进行了比较 ,结果表明 :对于裂纹尺寸为a/t≥ 0 5及θ/π≤ 0 5的短深周向表面裂纹管 ,韧带局部塑性垮塌失效模型是合理可用的。最后 。

周向表面裂纹压力管道塑性垮塌失效的理论与实验研究(一)——塑性垮塌失效的三维弹塑性有限元分析

采用三维弹塑性有限元分析方法 ,探索了石油化工行业周向表面裂纹管的塑性垮塌失效特征 ,结果表明 :周向表面裂纹管在发生净截面塑性垮塌前将发生裂纹前沿韧带的局部塑性垮塌。对于裂纹深度较浅的周向表面裂纹管 ,其塑性垮塌失效形式呈现为裂纹净截面塑性垮塌失效 ,净截面垮塌 (NSC)准则能较好地预测其韧带局部塑性垮塌失效载荷 ;对于短且深的周向表面裂纹管 ,裂纹前沿韧带的局部塑性垮塌失效相当明显 ,此时净截面垮塌准则 (NSC)预测其韧带局部塑性垮塌失效载荷则表现为非保守 。

周向表面裂纹压力管道塑性垮塌失效的理论与实验研究(三)——塑性垮塌失效的实验研究

对 6根碳钢周向表面裂纹管进行了四点弯加载实验 ,研究了周向表面裂纹管的塑性垮塌失效特征。根据ASME规范的塑性极限载荷确定方法 ,由实验测得的载荷—加载点位移 (P -Δ)曲线及载荷—裂纹嘴张开位移 (P -CMOD)曲线 ,确定了周向表面裂纹管的整体塑性垮塌失效载荷及韧带局部塑性垮塌失效载荷。实验结果与作者建立的周向表面裂纹管净截面垮塌 (NSC)模型与韧带局部塑性垮塌 (LC)模型的预测载荷进行了比较 。

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。

基于TOFD周向扫查的厚壁管道倾斜裂纹精准定量

利用超声衍射时差法(TOFD)对厚壁管道实施周向扫查时,曲率表面与直通波路径不重合,引起倾斜裂纹长度和角度定量误差。为实现深层裂纹检测,提高探头中心距(PCS)进一步增加检测误差。考虑管道外壁曲率半径、PCS与裂纹端点深度之间的几何关系,开展厚壁管道倾斜裂纹精准定量研究。推导厚壁管道TOFD检测周向扫查时,裂纹长度和倾斜角度定量公式,并对比优化前后检测误差。仿真研究表明,对壁厚30.0 mm,外壁曲率半径148.0 mm的碳钢管道内,长度4.0 mm,倾斜角度10°～50°的裂纹实施检测时,长度和倾斜角度定量误差分别下降可达0.10 mm和1.58°。实验针对碳钢管道试块中长度4.0 mm,倾斜角度30°的裂纹,长度和倾斜角度定量误差从0.30 mm和2.74°,降低至0.27 mm和0.28°。所述方法可适用于不同曲率管道内部倾斜裂纹定量检测,应用范围较广。

动态载荷下奥氏体不锈钢管道LBB环向贯穿裂纹稳定性实验及理论分析方法研究

管道环向贯穿裂纹是否稳定是评判管道是否满足破前漏(LBB)设计准则的标准之一,为确保LBB技术安全可靠,对管道环向贯穿裂纹在动态载荷下的稳定性进行实验研究。采用水平冲击机对含环向贯穿裂纹的管道依次进行加载速度为1.22、2、3、4 m/s的高温不带运行压力的冲击实验,以获得各应变率下的实验极限载荷值,并与工程理论分析计算结果进行比较。分析表明:奥氏体不锈钢管道环向贯穿裂纹在动态载荷下的失效模式为塑性失稳;经实验验证,在工程中对承受动态载荷的奥氏体不锈钢管道进行LBB分析时,采用美国核管会标准审查大纲3.6.3破前漏评估程序(SRP 3.6.3)中的极限载荷理论分析方法具有较高的工程安全性,若同时选用准静态下的材料力学性能,则工程安全性更高。

含环向穿透裂纹正交各向异性TA2管道的失效评定曲线（英文）

运用三维有限元弹塑性分析计算了含环向穿透裂纹各向同性和正交各向异性TA2管道的极限载荷,J积分以及失效评定曲线。研究了不同几何尺寸和不同裂纹尺寸的管道以及正交各向异性对失效评定曲线的影响。结果表明:正交各向异性管道与各向同性管道的极限载荷,J积分有明显差异。如果将正交各向异性材料视作各向同性,当内压与极限载荷比L_r<0.9时,评定结果会比较保守,相反当L_r>0.9时,评定结果会有一定的危险。对正交各向异性材料而言管道轴向力学性能强于环向时比较危险。因此对含环向穿透裂纹管道进行失效评定时,材料正交各向异性的影响不能忽略。