油气管道断裂扩展及止裂技术研究

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1、第201465年卷第2月2期当代化工Vo1．45．N0．2ContemporaryChemicalIndustryFebruary，2016油气管道断裂扩展及止裂技术研究王旭(中国石油大学(北京)北京102249)摘要：近年来我国油气管道发展迅猛，同时也伴随着种种隐患，其中断裂及裂纹扩展问题复杂而多变，引起的后果也尤为严重。简述了油气管道断裂的内在原因及外在影响因素。介绍了在管道断裂方面的国内的研究现状及进展，也阐述了在裂纹扩展以及断裂控制领域国内的研究成果。为管道断裂、裂纹扩展及止裂问题的进一步研

2、究，提供了参考。关键词：管道断裂；裂纹扩展；止裂中图分类号：TE832文献标识码：A文章编号：1671—0460(2016)02—0332—04TheTechnologyStatusofFracturePropagationandCrackArrestofPipelinesWANGXv(ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China)Abstract：Inrecentyears，thepipelinesofoilandgasdevelopedrapidl

3、~butavarietyofriskswereaccompanied．Fractureandcrackpropagationinpipelinesarecomplexandchangeable，whichcancauseparticularlyseriousconsequences．Inthispaper，underlyingcausesandoutsidefactorstocausetheoilandgaspipelinerupturesweredescribed，theresearchstatu

4、sandprogressintermsofpipelineruptureswerealsointroduced，andtheresearchachievementsinthefieldofcrackpropagationandfracturecontrolweresummarized．Keywords：PitIelinefracture；Crackpropagation；Crackarrest油气管道从制造到施工以及工作运行中，很难裂纹为源，在较低的应力水平下(通常不超过材料免会产生一些裂纹。究其原

5、因：的屈服强度)，在无塑性变形或只有微小塑性变形的(1)材料本身：母材分层夹渣。情况下裂纹急速扩展。在出现宏观裂纹后裂纹的扩(2)管道加工：焊接焊缝。展速度迅速上升到某个极限速度，大约可达声波在(3)施工过程：表面机械损伤，现场焊接。该材料中传播速度的三分之一。在多晶体材料中，(4)运行过程：腐蚀、裂纹扩展。断裂是沿着各个晶体内部的解理面产生的．但由于管道上的裂纹随着时间和环境变化扩展，当扩材料中各个晶体及解理面的方向是变化的，因而断展到一定情况，达到起裂条件时，扩展则会失稳，裂表面在外观上呈现粒状

6、。脆性断裂有时主要沿晶速度猛增(取决于材料的性质和温度)，破坏巨大。界产生，因而称为晶间断裂。脆性断口较平齐，且这种破坏在输气管道中尤为明显，在管内高压气体与正应力相垂直，断口附近的截面，在厚度上的收作用下，管道一旦破裂将扩展绵延数百米甚至上千缩很小，一般不超过3％。断口上常有人字纹或放米。射花纹。由于脆性断裂前很难发现预兆，断裂时又鉴于运送流体易燃易爆的特点，油气管道一旦容易产生很多碎片，是一种非常危险的突发事故，破裂泄露，后果必然是灾难性的。因此，研究管道危害较大。破裂的过程，特别是对输气管道破

7、裂后的止裂研究，在油气管道运营以来，发生过很多管道脆性断对于管道的长期安全运行、以及减少管道断裂、降裂事故，世界管道史上最早也是最严重的一次脆性低破裂损失具有重要意义。断裂事故发生在1960年，在美国Trans—Western直径为762mm、壁厚为9．5mm的管线上进行气压试1管道断裂研究验时发生，破坏时环向应力仅为0．63(SMYS)，而断1．1脆性断裂研究裂总长为l3．36km。此事故以后引起全世界的关注，脆性断裂表现为以材料表面、内部的缺陷或微并促进了断裂力学及断裂动力学的发展。我国最大收稿

8、日期：2015-1O一21作者简介：王旭(1991一)，男，河南南阳人，在读硕士研究生，2014年毕业于中国石油大学(北京)过程装备与控制工程专业，目前就读干中国石油大学(北京)石油与天然气工程专业硕士，从事于油气储运安全方面的研究。E-mail：wangx一1991@126．CO[B。第45卷第2期王旭：油气管道断裂扩展及止裂技术研究333的一次输油管道脆性断裂事故发生于1974年冬，在目前管道大范围屈服断裂评估方法中，现有的大庆至铁岭输油管道复线进行气压试验时，爆