高强钢管道应力腐蚀微裂纹数值模拟分析

发布时间：2021-01-16 11:05

　　管道是一种安全、有效、不间断、长距离输送能源的工具,随着能源需求的增加和工业技术的提高,管线钢正向着高压、大口径、高强度、高韧性、级别更高的钢发展。目前,X100管线钢已开始逐步投入使用。由于管道多为埋地敷设,在其服役过程当中,受到土壤腐蚀环境的作用易发生腐蚀问题造成安全事故,其中应力腐蚀开裂（Stress corrosion cracking,SCC）是其发生突发事故的主要原因之一,严重威胁管道安全运行。高强度管线钢的SCC问题已成为管道钢腐蚀的研究热点。基于此,本文以X100管线钢为研究对象,围绕其在近中性pH值环境下应力腐蚀的行为与规律,采用多物理场耦合模拟技术对应力腐蚀微裂纹前缘的Von Mises应力及局部电流密度进行模拟研究,探讨了边界载荷、裂纹大小、外加电位、管道的材料及双裂纹之间的距离对裂纹前缘应力腐蚀的影响。本文研究主要由三部分组成:（1）采用多物理场耦合模拟技术,通过将材料本构方程,电化学动力学方程与Gutman模型相耦合,构建了近中性pH环境下的高强钢应力腐蚀微裂纹的模型。应用Comsol Multiphysics实现本模型的数值模拟过程,通过边界设置、网格划分后... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

管线钢发展历程

X100 Mn、Nb、Ti、Cu、Ni、Cr 中可以看出，X70 级别以上的管线钢与 X70 级别以下的管线钢最幅度下降，且上述所有的管线钢中都含有元素 Mn、Nb 和 Ti。在 钢中都适当的加入了 Cu，Ni，Mo 和 Cr 等元素，来适当的提高管随着钢强度水平的提高，管材的微观组织发生了变化，这与现代少量合金化元素[27]的加入有关。蚀开裂的研究现状的应力腐蚀开裂可以简述为，受应力的管道，其涂层遭到破坏，一些离子与没有涂层的管道发生电化学反应，产生微裂纹或者在裂。不受应力的腐蚀一般很轻微。依据埋地管道与土壤接触的不 模型主要分成两种形式[28-32]：一种是高 pH 值的 SCC；另一种是近如图 1-2 所示，为埋地管道两种类型的应力腐蚀发生的过程示意图

技术路线图

【参考文献】：
期刊论文
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[3]油气管道阴极保护屏蔽现场机理分析及整改策略[J]. 代维.  化学工程与装备. 2016(11)
[4]基于COMSOL Multiphysics的杂散电流腐蚀仿真分析[J]. 王雷,董丽娜.  新技术新工艺. 2014(01)
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博士论文
[1]应力作用下金属点蚀与结构可靠性分析方法研究[D]. 谢朝阳.电子科技大学 2017
[2]阳极溶解型应力腐蚀的有限元模拟[D]. 王雯雯.北京科技大学 2015
[3]铸造AZ91D镁合金腐蚀动态力学性能评价及防护研究[D]. 王强.吉林大学 2010
[4]环境腐蚀及其应力耦合的损伤力学方法与结构性能预测研究[D]. 毋玲.西北工业大学 2006

硕士论文
[1]304L在高温碱性溶液中应力腐蚀开裂的研究[D]. 李峰.南京工业大学 2006



本文编号：2980716