在海洋油氣開發(fā)中,海底管道一直占據(jù)著重要位置,各國學(xué)者對其可靠性進(jìn)行了廣泛研究.環(huán)境因素或人為因素常常會(huì)使海底管道表面產(chǎn)生機(jī)械損傷,降低管道極限強(qiáng)度,導(dǎo)致管道失效概率的增加.凹陷是管道表面最典型的機(jī)械損傷形式,易造成管壁及截面的永久變形,還可能誘發(fā)裂紋、凹槽等其他缺陷,這對管道的可靠性極為不利.文中采用試驗(yàn)與數(shù)值仿真相結(jié)合的方式,以無縫鋼管為對象,對彎曲作用下凹陷海管的剩余極限強(qiáng)度展開研究,探討了凹陷類型及凹陷深度等參數(shù)對管道極限強(qiáng)度的影響.

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圖1Q345B管道試樣應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線

表1鋼管試件主要參數(shù)管道類型外徑D/mm厚度t/mm長度L/mm材料質(zhì)量/(kg·m-1)無縫海管16882200Q345B31.251.2凹陷類型及尺寸

圖2平滑形和曲折形凹陷示意圖

表2各試件凹陷狀況試件編號壓頭類型凹陷類型凹陷方向凹陷深度/mm#1#2A平滑型環(huán)向15#3A平滑型斜向15#4A平滑型軸向15#5B曲折型環(huán)向15注:1號-完好無凹陷管道.1.3四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)

圖3四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)布置示意圖

四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置主要由支持基座、加載壓頭、平衡梁、液壓油頂和壓力傳感器等部分組成,其布置情況見圖3(凹陷均位于頂部受壓面).管道下方的支持基座為馬鞍形,能很好地限制管道端部的垂向和側(cè)向位移,同時(shí)允許管道的軸向位移.載荷的施加由位于平衡梁上方的四個(gè)液壓油頂實(shí)現(xiàn).經(jīng)分配梁傳遞后,載荷....

圖4曲率測量示意圖

圖3四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)布置示意圖首先進(jìn)行無缺陷的完好管道的逐次崩潰試驗(yàn),逐步加大液壓油頂載荷,使得作用在鋼管試件上的彎矩不斷增加,相對應(yīng)鋼管試件的曲率也不斷增大.作用在鋼管試件的彎矩小于70kN·m時(shí),彎矩和曲率的關(guān)系基本呈線性變化,隨著彎矩的進(jìn)一步增加,曲率迅速變大,當(dāng)曲率增大到....

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