本文關(guān)鍵詞：高寒地區(qū)管道低溫脆斷控制技術(shù)指標研究

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【摘要】：本文結(jié)合斷裂理論和管道工程實例,對三種管道材料進行夏比沖擊試驗(CVN)、落錘撕裂試驗(DWTT)和裂紋尖端張開位移試驗(CTOD),分析了石油管道低溫脆性斷裂的影響因素,為低溫脆斷控制技術(shù)指標提供一定的參考。對X80三通材料、X80 TMCP及X70TMCP干線管材料進行系列溫度CVN試驗和DWTT試驗,通過CVN.DWTT能量和斷口表征評價三種材料的低溫韌性,揭示了石油管道材料壁厚對低溫韌性的尺寸效應(yīng)。最后對X80三通材料進行了低溫斷裂韌度測試試驗,研究得到了X80三通材料斷裂韌度隨試樣厚度變化的估算公式。X80三通材料心部位置-60℃C下剪切面積大于50%,沖擊功大于150J;X80 TMCP干線管材料心部位置-80℃C下剪切面積大于70%,沖擊功大于200J;X70 TMCP干線管材料心部位置-60℃C下剪切面積全部100%,沖擊功大于350J,顯示出良好的沖擊性能。對X70TMCP干線管焊接接口FL位置沖擊試驗結(jié)果顯示出較大的波動性,不宜作為熱影響區(qū)評價位置。X80三通材料、X80TMCP及X70 TMCP干線管材料隨著試樣厚度的增加,50%剪切面積韌脆轉(zhuǎn)變溫度均逐漸提高,試樣厚度達一定厚度,斷口剪切面積全部小于50%;隨著溫度的降低,50%剪切面積韌脆轉(zhuǎn)化壁厚逐漸減小,-40℃C以下,斷口剪切面積幾乎都小于50%,脆性斷裂傾向嚴重。三種材料中X80三通材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度范圍較寬,起始轉(zhuǎn)變溫度較高,X80 TMCP干線管材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度范圍較窄,起始轉(zhuǎn)變溫度較低,X70 TMCP干線管材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度范圍較寬,起始轉(zhuǎn)變溫度較低,X80三通材料低溫下尺寸效應(yīng)最為明顯。X80三通材料斷裂韌度測試試驗中,隨著溫度降低,在P-V曲線中出現(xiàn)突進點的個數(shù)增多,而且試樣厚度越大,突進點越多,試樣有效性也就更低;在一定范圍內(nèi),較薄的試樣具有較大的斷裂韌度,隨著試樣厚度的增加,材料的斷裂韌度將逐漸減小,最終趨于一個恒定的較低極限值。對有效點進行擬合得到X80三通材料平面斷裂韌度估算公式,K_C=147.0x~(1/2)e~(-0.2x)+307.5(1-e~(-0.2x))得出該材料的K_(IC)的值約為307.5Mpa.m~(1/2)。
【關(guān)鍵詞】：低溫脆斷 夏比沖擊 落錘撕裂 裂紋尖端張開位移 尺寸效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE973
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 課題背景8
• 1.2 管道低溫脆斷8-11
• 1.2.1 低溫脆斷機理8-11
• 1.3 試驗方法11-13
• 1.3.1 夏比沖擊試驗11
• 1.3.2 落錘撕裂試驗11-12
• 1.3.3 裂紋尖端張開位移試驗12-13
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.4.1 軋制工藝影響14-15
• 1.4.2 熱處理影響15
• 1.4.3 合金添加影響15
• 1.4.4 焊接工藝影響15-16
• 1.5 研究內(nèi)容16-17
• 第二章 石油管道低溫技術(shù)調(diào)查研究17-25
• 2.1 高寒地區(qū)管道設(shè)計溫度要求17-20
• 2.2 高寒地區(qū)管道低溫韌性指標要求20-22
• 2.3 高寒地區(qū)管道低溫韌性試驗溫度要求22-24
• 2.4 小結(jié)24-25
• 第三章 高寒地區(qū)管道夏比沖擊試驗研究25-33
• 3.1 試驗材料及方法25-26
• 3.2 管體與焊縫沖擊韌性26
• 3.3 熱影響區(qū)沖擊韌性26-27
• 3.4 FL附近位置沖擊韌性27-31
• 3.4.1 FL形貌的影響27-29
• 3.4.2 距離FL不同距離的影響29-31
• 3.4.5 斷口形貌分析31
• 3.5 小結(jié)31-33
• 第四章 高寒地區(qū)管道低溫落錘撕裂試驗研究33-50
• 4.1 X80三通管件低溫韌性33-37
• 4.1.1 沖擊韌性分析33
• 4.1.2 尺寸效應(yīng)分析33-37
• 4.2 X80 TMCP干線管低溫韌性37-42
• 4.2.1 沖擊韌性分析37-38
• 4.2.2 尺寸效應(yīng)分析38-42
• 4.3 X70 TMCP干線管低溫韌性42-49
• 4.3.1 沖擊韌性分析42-43
• 4.3.2 尺寸效應(yīng)分析43-49
• 4.4 小結(jié)49-50
• 第五章 高寒地區(qū)管道裂紋尖端張開位移試驗研究50-65
• 5.1 試驗方法簡介50-53
• 5.1.1 試驗材料及方法50
• 5.1.2 試驗程序50-52
• 5.1.3 有效性判斷及曲線擬合52-53
• 5.2 X80三通低溫斷裂韌度53-61
• 5.2.1 三點彎曲P-V曲線53-54
• 5.2.2 三點彎曲阻力曲線54-59
• 5.2.3 斷裂韌度尺寸效應(yīng)59-61
• 5.3 斷口形貌分析61-64
• 5.4 小結(jié)64-65
• 第六章 結(jié)論65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文70-71

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本文編號：990987