石油学报

作者：甄莹, 常群, 李发根, 曹宇光, 钮瑞艳

单位：1. 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院 山东青岛 266580;2. 中国石油大学(华东)山东省油气储运安全重点实验室 山东青岛 266580;3. 中国石油集团工程材料研究院有限公司 陕西西安 710077

关键词：高钢级管道,裂纹尖端张开角,止裂预测,双曲线模型,止裂控制

基金：甄莹,女,1991年9月生,2021年获中国石油大学(华东)博士学位,现为中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院博士后,主要从事管道断裂控制、管材断裂韧性表征等研究。Email:1271297573@qq.com

摘要： 天然气管道止裂控制的核心是管道止裂韧性的预测,对于强度高、韧性好的高钢级管道,传统基于夏比冲击韧性的Battelle双曲线模型(BTCM)已不再适用,亟待基于新的断裂参数建立相应止裂控制准则。针对这一问题,选取具有广泛应用前景的裂纹尖端张开角(λCTOA)作为止裂韧性参数对BTCM进行修正。根据管道裂纹扩展过程受临界λCTOA控制的基本事实,由能量平衡理论建立了基于临界λCTOA的管道止裂压力求解模型。借助管道裂纹动态扩展数值模拟方法,通过大量计算讨论了不同止裂韧性临界λCTOA下裂纹前缘压力与裂纹扩展速度之间的关系。基于上述结果数据对BTCM进行修正,形成了基于临界λCTOA的双曲线模型(CBTCM)。将不同模型止裂压力与裂纹扩展速度预测结果对比可知,CBTCM模型有望解决传统模型预测结果偏于危险的问题,为高钢级管道止裂控制提供了全新参考。

来源：2022年第11期

《石油学报》期刊编辑部

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