軸向穿透裂紋管道套管修復(fù)性能研究.pdf

1、對(duì)軸向穿透裂紋管道，采用裂紋區(qū)域套管修復(fù)的方式，可以阻止或延緩裂紋的擴(kuò)展，在實(shí)際中應(yīng)用廣泛，定量研究套管結(jié)構(gòu)對(duì)缺陷管道的止裂效果有重要意義。極限分析能反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)的本質(zhì)，在缺陷管道的安全評(píng)定和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)中占據(jù)重要位置。運(yùn)用斷裂力學(xué)理論，采用有限元分析方法，研究了軸向穿透裂紋管道套管修復(fù)的止裂規(guī)律；運(yùn)用彈塑性力學(xué)理論，采用三維彈塑性有限元方法，對(duì)塑性極限載荷進(jìn)行了計(jì)算。 主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下： (1)研究了軸向穿透裂

2、紋管道有限元模型建立方法，并驗(yàn)證了模型的正確性。建立了軸向穿透裂紋管道套管修復(fù)結(jié)構(gòu)有限元模型，通過(guò)ANSYS提供的參數(shù)化編程語(yǔ)言(APDL)編寫(xiě)了模型生成、加載及后處理宏程序。 (2)通過(guò)止裂系數(shù)f衡量套管結(jié)構(gòu)的止裂效果，其值等于套管修復(fù)后裂紋管道的應(yīng)力強(qiáng)度因子K與原裂紋管道K0的比值；通過(guò)極限載荷系數(shù)p衡量極限載荷水平，其值等于缺陷管道的極限載荷PLd與相同規(guī)格的無(wú)缺陷管道極限載荷PL0的比值。對(duì)無(wú)預(yù)應(yīng)力套管和預(yù)應(yīng)力套管兩種結(jié)

3、構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算分析。 (3)對(duì)無(wú)預(yù)應(yīng)力套管管道，f和p與套管位置Lx、套管長(zhǎng)度Ls、套管壁厚ts有關(guān)：f隨著Lx的增大先減小后增大，隨著Ls和ts的增大而減小；p隨著Lx的增大先增大后減小，隨著Ls和ts的增大而增大，直至達(dá)到最大值。給出了套管修復(fù)推薦參數(shù)為等壁厚全裂紋長(zhǎng)度套管修復(fù)。推薦參數(shù)下，f與管道厚徑比t/D0和裂紋長(zhǎng)度比α/D0有關(guān)，給出了f的擬合公式；推薦參數(shù)下，p值接近1，與裂紋管道參數(shù)無(wú)關(guān)，修復(fù)后的裂紋管道能達(dá)到完好

4、管道的極限載荷水平。 (4)對(duì)預(yù)應(yīng)力管道，預(yù)應(yīng)力通過(guò)套管與裂紋管道過(guò)盈配合方式產(chǎn)生。f和p與Lx無(wú)關(guān)，與La、ts、過(guò)盈量δ有關(guān)：f隨著Ls、ts、δ的增大而減小，達(dá)到最小值后增大；p隨著Ls、ts、δ的增大而增大，達(dá)到最大值后保持不變。給出了預(yù)應(yīng)力條件下的推薦套管結(jié)構(gòu)形式，與無(wú)預(yù)應(yīng)力套管推薦形式相同。推薦套管形式下，不同的軸向穿透裂紋管道f取得最小值的δ不同，結(jié)構(gòu)極限載荷能達(dá)到完好管道水平，p受δ影響不大。 (5)對(duì)比