《基于SINTAP方法的海底管道安全评定》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于SINTAP方法的海底管道安全评定（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国近代第一所大学F O U N D E DIN18 9 5天洋大薯TIA N JINU NIV E R SlT Y硕士学位论文-学科专业：作者姓名：指导教师：塑料加工工程 刘明亮张玉凤教授天津大学研究生院 2 0 0 6 年了月摘要海底管道作为一种焊接结构，担负着输送石油、天然气等介质的重要任务。但是由于焊接缺陷、残余应力、力学性能不均匀性等原因使焊接接头成为整个结构的薄弱环节。本文通过裂纹张开位移( c T o D ) 试验研究了X 6 5 管线钢焊接接头各部位的抗开裂性能。其中C T O D 值是根据I S O 标准B S 7 4 4 8 在O C 下采用标准三点弯试样试验得到的。从试验
2、结果可以看出，本研究所采用的X 6 5 管线钢焊接接头焊缝的冲击韧度和断裂韧度明显低于母材。从裂纹张开位移试验结果可以看出，供试的X 6 5 钢母材的抗开裂性能明显优于焊缝。本文采用欧共体提出的S I N T A P ( S t r u c t u r a lI n t e g r i t yA s s e s s m e n tP r o c e d u r e ) “结构完整性评定方法”为标准，运用自主开发的评定软件，对X 6 5管线钢焊接接头中焊趾处的表面裂纹的进行了安全评定。根据母材和全焊缝拉伸试验结果，建立了X 6 5 管线钢焊接接头的0 级、一级和三级评定曲线，评定结果表明，不论是
3、采用0 级、一级或是三级评定，各评定点均在评定曲线定义的范围内，表明该焊接接头是安全的。本研究将S I N T A P 方法应用于管道结构的安全评定过程中，具有实际的工程意义和经济价值，为S I N T A P 在国内管道结构安全评定中的应用奠定了基础。关键字：管线钢；裂纹尖端张开位移；S I N T A PA B S T R A C TI nt h ew e l d e ds t r u c t u r eo fo f f s h o r ep i p e l i n eu s e dt od e l i v e ro i la n dg a s 也ew e l d e dj o i n t
4、 sa r et h ew e a k n e s sl o c a t i o n T 1 1 i Si sm a i n l Yb e c 黜t h e r ea r ei n e v i t a b l ew e l d i n gd e f e c t s ，r e s i d u a ls t r e s s e sa n di n h o m o g e n e o u sm i c r o s t r u c t u r e sa n dp o o rm e c h a n i c a lp r o p e r t i e si n 血ew e l d e dj o i n tz
5、 o n e I nt h i ss t u d y , t h eC r a c kT i pO p e n i n gD i s p l a c e m e m ( C T O D ) t e s t sw e r ec a r r i e do u tt oi n v e s t i g a t et h ec r a c kr e s i s t a n c eb e h a v i o ro f w e l dm e t a l H A Za n db a s em e t a lo fX 6 5p i p e l i n es t e e l C T O Dt e s t sw e
6、 r ec o n d u c t e da t0d e g r e ea n dp e r f o r m e da c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n t so ft h es t a n d a r do fB S 7 4 4 8 P a r t l ：M e t h o df o rd e t e r m i n a t i o no fK I c ，c r i t i c a lC T O Da n dc r i t i c a lJv a l u e so fm e t a l l i cm a t e r i a l sa n d
7、P a r t 2 ：M e t h o df o r d e t e r m i n a t i o no fK 1 c ，c r i t i c a lC T O Da n dc r i t i c a l Jv a l u e s o fw e l d si nm e t a l l i cm a t e r i a l s ，i nw h i c has t a n d a r dT P B ( t h r e ep o i n tb e n d i n g ) s h a p ew a sa c c e p t e d n l et e s tr e s u l t ss h o w
8、t h a tt h ei m p a e ta n df r a c t u r et o u g h n e s so fw e l dm e t a la r em u c hl o w e rt l l a n 也a to fb a s em e t a l n 他r e s u l t so f c r a c kt i po p e n i n gd i s p l a c e m e n tt e s t ss h o wt h a t也ec r a c kr e s i s t a n c eo fX 6 5b a s es t e e l i Sm u c hb e t t
9、e rt h a nt h a to f t h ew e l d h lt l l i Si n v e s t i g a t i o n , S t r u c t u r eI n t e g r i t yA s s e s s m e n tP r o c e d u r er S I N T A P ) W a sa p p l i e da st h es t a n d a r dt oa s s e s s m e n ta n dw eu s e dt h ep r o c e d u r ew h i c hd e s i g n e db yo u r s e l v
10、 e st oa s s e s s m e n tf o rw e l d e di o i n t so ft h eA P I5 LX 6 5p i p e l i n es t e e l 、v i 血s u r f a c ef l a wa tt h ew e l dt o e n l ef a i l u r el i n e so f1 e v e l0 1a n d3o ft h ew e l dw e r ed e r i v e df r o mt h et e n s i l et e s tr e s u l t s T h er e s u l t so ft h
11、ea s s e s s m e n ts h o w e dt h a ta l la s s e s s m e n tp o i n t s ( L r ，K r ) a r el o c a t e dw i t h i nt h ef a l l u r el i n e so fa n a l y s i sl e v e l0 ，1a n d3 T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ew e l d e d j o i n to f t h ep i p e l i n ei ss a f e n l es t u d yi so f g r e
12、 a ts i g n i 题c a n c ei nt e r m so fe n g i n e e r i n ga n de c o n o m i ce f f e c t i v e n e s s T b i ss t u d ya p p l i e dt h ed e s i g n e dp r o c e d u r ew h i c hb a s e do nS I N T A Pm e t h o dt oa s s e s s m e n tt h es a f e t yo fp i p e l i n e ss l r u c t u r eh a sl a i
13、 dt h ef o u n d a t i o no fa p p l i c a t i o no fS I N T A Pt op i p e l i n eS 1 舶K ：t I 聆a s s e s s m e n t K e yW o r d s ：p i p e l i n es t e e l ；C T O D ；S I N T A PI l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，也不包含为获得叁鲞盘堂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
14、的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：莎嘲钇签字日期：沙，年月，乡日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权鑫鲞盘堂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；毅五乱签字日期：7 妒铝月哆日签字日期：。口莎年，月，弓日第一章绪论1 1 引言第一章绪论海底油气管道在能源输送过程中起着十分重要的作用。国内外绝大多数石
15、油、天然气都是通过管道运输的“1 。作为海洋油气田生产系统中一个重要组成部分，海底油气管道具有以下优点：海底油气管道具有连续输送的能力，不受水深的影响，不受地形条件的限制，输油效率高，铺设周期短，投产快等。由于近年来海上石油开采的迅猛发展，海底油气管道更加体现出其重要性。现代石油管道向着大口径、高压储输及厚壁化的方向发展，并且随着高寒地带油气田的开发，对输送管道的低温韧性要求也日益提高。因此，管道用钢也不断发展，管材从普通碳素钢( X 4 2 、X 4 6 、X 5 2 ) 、低合金高强度钢( X 5 6 、X 6 0 和X 6 5 ) 一直发展到微合金高强度钢( X T O 、X 8 0 、
16、X 1 0 0 ) 。当前，在世界范围内的管道钢年产量中，小于X 5 2 钢级的约占3 0 ，X 5 2 - X 6 5 钢级占6 0 ，X 7 0 钢级以上的管道用钢产量占1 0 8 一。海底油气管道属于海洋工程结构物的一种类型，受海洋自然环境的影响，像水文、气象、海底地形等因素：特殊情况还需考虑地震、海啸等偶然因素的影响。它承担着输送石油、天然气以及易燃、易爆介质等任务，管道运输系统一旦发生泄漏或破坏等事故，不仅影响正常生产秩序的进行、威胁工人的生命安全而且必将给国家经济和国民生活带来巨大的损失“”。研究表明，压力管道作为一种典型的焊接结构，其焊接过程常常使焊接接头的组织性能劣化及产生缺陷”“1 。而焊接缺陷处有较大的应力集中，在使用过程中往往成为裂纹的源头，而管道一旦从焊接接头处发生断裂，极易造成突发性和灾难性断裂。由此看来，焊接接头是管道系统的薄弱环节，对其强度、寿命和安全可靠性进行评定以保证管道安全可靠的使用具有重要的现实意义”“1 。大量的工程实践表明：焊接结构中的缺陷并不都会带来危害，不加区分地对其进行修复，在经济
