全尺寸大变形海底管线环焊缝弯曲性能研究

《全尺寸大变形海底管线环焊缝弯曲性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、全尺寸大变形海底管线环焊缝弯曲性能研究Studyoffullsizeandlargedeformationsubmarinepipelinegirthweldbendingperformance学科专业：材料加工研究生：王涛指导教师：荆洪阳教授天津大学材料科学与工程学院二零一四年12月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确

2、的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着全球经济的高速发展及不可再生能源的消耗，海洋油气资源的开发不断向深海迈进。作为深水及超深水海底管道铺设的主要方式之一，卷管法相比其他铺管方式有着明显的优

3、势，而我国卷管法铺管目前还处于起步阶段，发展卷管法铺管已迫在眉睫。卷管法铺设过程中管道承受的反复大塑性变形对管道及环焊缝的性能造成了不利的影响，发展卷管法铺设技术首先必须解决管道及环焊缝弯曲性能模拟及弯管性能评价等问题。针对上述问题，首先为测试管道及环焊缝的弯曲性能，需要研制大型全尺寸弯管模拟试验装置；其次通过有限元分别模拟了管道弯曲过程中推程大小、母材与焊缝匹配关系、管道本构关系σ=Kεn中应变强度系数K和塑性硬化指数n、管径大小、径厚比以及弯曲压头半径对管道弯曲行为的影响；最后通过有限元模拟管道屈曲时的应力应变行为，以及管径、径厚比和管道内外壁压力对管道弯曲屈曲行

4、为的影响。获得的主要结果如下：研制出大型全尺寸弯管模拟试验装置，能使试验管道最大应变达到5%。有限元分析结果表明等匹配焊接适合弯管试验，而低匹配和高匹配不适合弯管试验；推程、管径和径厚比的增加使管道弯曲过程中应力应变增加；应变强度系数K，塑性硬化指数n和弯曲压头半径的增加使管道弯曲过程中应力应变降低。管道弯曲屈曲有限元模拟结果表明在本弯曲模拟试验装置参数下，临界屈曲曲率半径与管径的关系式为Br=2643.3+9.84×D，屈曲应变与管径的关系式为St=-0.006+3.84×10-4×D；临界屈曲曲率半径与管道壁厚也存在关系式为Br=12646-441.7×Th，而且

5、管道的屈曲应变随壁厚的减小而降低。另外，模拟结果还表明管道承受外压条件下发生弯曲时，局部屈曲更易发生；而管道承受内压的情况下发生屈曲时，局部屈曲的内凹变小，但在内凹两侧出现鼓包。上述有限元模拟结果可为下一步利用弯管模拟试验装置进行全尺寸含环焊缝管道的弯曲试验提供指导。关键词：卷管法有限元模拟环焊缝屈曲曲率半径ABSTRACTAstherapiddevelopmentoftheglobaleconomyandnon-renewableenergyconsumption,theMarineoilandgasresourcesareconstantlydevelopingt

6、othedeepsea.Asoneofthemainlayingwaysatthedeepwaterandultradeepwatersea,reel-laymethodhasobviousadvantagescomparedtootherlayingway,thedevelopmentofreel-laymethodisstillinitsinfancyinourcountry,andthedevelopmentisimminent.Thereel-laymethodwithstandrepeatedlargeplasticdeformationandtheperf

7、ormanceofthegirthweld,theadverseeffectcausedbydevelopmentofreel-laymethodmustfirstlybesolvedbygirthweldbendperformancesimulationandbendperformanceevaluation,etc.Fortheaboveproblems,firstofall,totestthegirthweldofpipeandthebendperformance,weneeddeveloplarge-scalesimulationtestde