连续油管焊接接头疲劳寿命研究

发布时间：2021-08-17 08:07

　　本文通过对连续油管焊接接头振动疲劳寿命的研究,达到准确预测连续油管疲劳寿命的目的,对降低油管疲劳破坏率,具有良好的理论应用及工程应用价值。首先,通过疲劳试验获得CT80钢级连续油管母材以及焊接接头的疲劳寿命曲线,连续油管母材的疲劳极限为250MPa,焊接接头的疲劳极限为225MPa。利用扫描电镜分析了疲劳断口的形貌,发现CT80连续油管母材和焊接接头发生疲劳断裂的机理均为韧窝、解理断裂。其次,采用了盲孔法、X射线衍射法测量了连续油管残余应力,并使用切环法对两种方法测出的残余应力进行了对比分析,发现连续油管内的残余应力水平较低,轴向峰值应力水平低于86.83MPa、周向峰值应力水平低于42.67MPa;同时,运用ABAQUS软件对内压作用下的连续油管的应力集中程度进行了分析,发现焊接接头处的应力集中系数为1.60。然后,通过理论解析和数值模拟两种方法对连续油管的波动频率进行了分析。得出实际生产应用中连续油管的波动频率较为复杂,与油管的弹性模量、密度、油管的长度、油管的截面形状以及电缆的直径、密度等都有关系,并通过计算得到的连续油管的一阶波动频率为0.0012Hz。最后,采用ANSYSWo... 

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外现状
        1.2.1 油管振动分析的国内外现状
        1.2.2 焊接结构疲劳强度的国内外现状
    1.3 本文的研究目的、意义及内容
第二章 CT80连续油管母材及焊接接头疲劳特性分析
    2.1 CT80的化学成分及拉伸性能分析
        2.1.1 化学成分分析
        2.1.2 拉伸性能分析
    2.2 连续油管疲劳试验分析
        2.2.1 母材疲劳试验
        2.2.2 焊接头疲劳试验
    2.3 疲劳断口分析
        2.3.1 母材试样断口分析
        2.3.2 焊接接头试样断口分析
    2.4 本章小结
第三章 连续油管残余应力水平及焊接接头应力集中程度分析
    3.1 残余应力水平分析
        3.1.1 盲孔法测量残余应力
        3.1.2 X射线衍射法测量残余应力
        3.1.3 残余应力结果对比分析
    3.2 焊接接头应力集中程度分析
        3.2.1 应力集中的产生原因
        3.2.2 焊接接头应力集中程度有限元模拟
        3.2.3 应力集中结果分析
    3.3 本章小结
第四章 连续油管波动频率分析
    4.1 理论解析分析
        4.1.1 杆模型固有频率分析
        4.1.2 内置电缆连续油管模型固有频率分析
    4.2 数值模拟分析
        4.2.1 分析模型
        4.2.2 单元及载荷步设置
        4.2.3 结果分析
    4.3 本章小结
第五章 连续油管疲劳寿命数值分析
    5.1 数值分析模型
    5.2 边界条件
    5.3 模拟结果
        5.3.1 应力集中系数Kt=
        5.3.2 应力集中系数Kt=1.
    5.4 结果分析
    5.5 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献
攻读学位期间参与科研情况及获得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]航空AZ31镁合金腐蚀疲劳性能研究[J]. 陈晓峰,党万腾,唐维,王星,刘军.  热加工工艺. 2017(22)
[2]结构钢焊接接头的超高周疲劳行为研究进展[J]. 谢学涛,何柏林.  热加工工艺. 2017(21)
[3]连续油管电缆安装系统的开发[J]. 杨社民,NEWMAN K R,HAVER N A,STONE L R.  焊管. 2015(10)
[4]基于ABAQUS的焦炭塔风载荷分析[J]. 孟庆娟,关金华,杨郁满,谢腾腾,孙铁.  辽宁石油化工大学学报. 2014(02)
[5]连续油管管-管对接焊工艺方法分析[J]. 刘彦明,石凯,王洪铎.  热加工工艺. 2014(07)
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博士论文
[1]焊接接头振动疲劳的数值模拟[D]. 范文学.内蒙古工业大学 2014

硕士论文
[1]内置电缆对连续抽油管内流体状态的影响规律研究[D]. 姬二佳.西安石油大学 2017
[2]空气压缩机叶轮疲劳性能评价试验机研制及风场耦合分析[D]. 段玮.燕山大学 2016
[3]连续管焊接热影响区温度分布及组织影响[D]. 武岳.西安石油大学 2014
[4]塞/环焊焊接接头疲劳评估数值方法研究[D]. 尚林燕.西南交通大学 2012
[5]CT80级连续油管钢疲劳性能研究[D]. 马保飞.西安理工大学 2010
[6]国产508-3钢的疲劳性能研究[D]. 田宇.东北大学 2009
[7]高产气井油管柱振动机理分析及疲劳寿命预测[D]. 邓元洲.西南石油大学 2006



本文编号：3347405