埋地天然气管道三通的失效分析

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1、埋地天然气管道三通的失效分析常乐。钱英豪。周鹏飞，丁毅，董金善(1．南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009；2．江苏省特种设备检测研究院苏州分院，江苏苏州215128)摘要：为分析某高压燃气管道三通断裂发生的原因，通过材料金相检验、力学性能检验和微观断口扫面电镜对裂纹进行分析，得出该三通没有进行正火或再结晶退火，以及外部载荷是其断裂的主要原因。关键词：三通；断裂；ANSYS；失效分析中图分类号：TE973．6文献标识码：B文章编号：1001—4837(2011J09—0056—04doi：10．3969／j．issn．1001

2、L4837．2011．09．012FailureAnalysisoftheTeeofUndergroundNaturalGasPipelineCHANGLe，QIANYing—hao，ZHOUPeng—fei，DINGYi，DONGJin—shan(1．CollegeofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China；2．SuzhouBranch，JiangsuSpecialEquipmentInspectionandResear

3、chInstitute，Suzhou215128，China)Abstract：Inordertoknowthereasonforthefractureoftheteeofnaturalgaspipeline，themechanicalprope~ytesting，SEManalysisandmetallographicanalysiswereadoptedtoanalyzethecauseofthefrac—ture．Theresultshowsthattheteewas’tnormalized．Inaddition，itwasappli

4、edextraloading，whicharethemainreasonsforthefracture．Keywords：tee；fracture；ANSYS；failureanalysis通过，给管线施加了较大集中载荷，使用半年后三0引言通发生断裂失效。裂纹在直管段为环向裂纹，并沿着支管轴向发展，裂纹形貌如图1(b)所示。为某高压燃气管线定向穿越公路铺设完E使用寻找三通断裂原因，以便采取有效对策，避免今后2年后，由于交通需要，在管道上方架设立交桥。类似事故的发生，对三通断裂原因进行了分析。立交桥基础边缘离三通设置处约0．5m，管道上方距立

5、交桥底部基础约0．6m，如图1(a)所示。1试验试样制备和试验方法管道规格0168．3mmx6．4mm，材质20钢，设计压力4．0MPa，三通管件壁厚8mm，材质L290，热首先对三通的断口进行宏观分析，然后对三处理状态为回火。桥梁上方经常有大型载重车辆通进行线切割取样。从三通裂纹源区进行取样，56第28卷第9期压力容器总第226期通管局部存在很高的脆性。同时，微观断口形貌应力，同时由于该三通管存在很高的脆性，故导致分析并未发现疲劳辉纹，表明该三通管断裂并非脆性断裂，断裂周期很短，系由过载冲击造成。疲劳断裂，而是一次性(或有限次数)脆性断裂

6、，(4)建议三通管在挤压加工过程中应严格保断裂周期很短，是由过载冲击造成的。证正火热处理状态，然后进行回火处理，否则加工完成后应进行正火或再结晶退火热处理，以消除加工流线，恢复塑性和合适的屈强比，保证三通的正常使用寿命。(5)该高压燃气管道上方距立交桥底部基础约0．6m，不符合GB50028-2006(城镇燃气设计规范》最小覆土厚度要求(不得小于0．9m)。建议该高压燃气管道外增加套管保护或增加管道埋地深度，以减小车辆载荷的影响，确保管道的安全运行。图4三通管原始断口SEM照片参考文献3结论和建议[I]褚武扬，乔利杰，陈奇志，等．断裂与环境

7、断裂[M]．北京：科学出版社，2000：25—26．(1)该三通属于过载冲击造成的脆性断裂，[2]武宏，彭建洪，许云华，等．强烈冷拉塑性变形及退火处理对珠光体钢组织性能的影响[J]．材料与热裂纹源位于三通直管段和支管段过渡区管道上表加工，2007，36(16)：13—15．面处(应力集中处)，随后沿着支管轴向扩展，并[3]GB／T9711．1—1997，石油天然气工业输送钢管交同时向管道内表面深度方向扩展，直至穿透三通货技术条件[s]．管壁导致天然气泄漏。[4]GB50028-2006，城镇燃气设计规范[S]．(2)三通内部的加工流线是导致

8、三通发生开裂的主要组织原因；三通成型工艺不当导致材料发生严重的应变时效脆化是三通开裂的重要原收稿日期：2011～06—13修稿日期：2011—09—06因。作者简介：常乐(198