高寒地区管道低温脆断控制技术指标研究

发布时间：2017-10-08 00:29

  本文关键词：高寒地区管道低温脆断控制技术指标研究

  更多相关文章： 低温脆断 夏比冲击 落锤撕裂 裂纹尖端张开位移 尺寸效应

【摘要】：本文结合断裂理论和管道工程实例,对三种管道材料进行夏比冲击试验(CVN)、落锤撕裂试验(DWTT)和裂纹尖端张开位移试验(CTOD),分析了石油管道低温脆性断裂的影响因素,为低温脆断控制技术指标提供一定的参考。对X80三通材料、X80 TMCP及X70TMCP干线管材料进行系列温度CVN试验和DWTT试验,通过CVN.DWTT能量和断口表征评价三种材料的低温韧性,揭示了石油管道材料壁厚对低温韧性的尺寸效应。最后对X80三通材料进行了低温断裂韧度测试试验,研究得到了X80三通材料断裂韧度随试样厚度变化的估算公式。X80三通材料心部位置-60℃C下剪切面积大于50%,冲击功大于150J;X80 TMCP干线管材料心部位置-80℃C下剪切面积大于70%,冲击功大于200J;X70 TMCP干线管材料心部位置-60℃C下剪切面积全部100%,冲击功大于350J,显示出良好的冲击性能。对X70TMCP干线管焊接接口FL位置冲击试验结果显示出较大的波动性,不宜作为热影响区评价位置。X80三通材料、X80TMCP及X70 TMCP干线管材料随着试样厚度的增加,50%剪切面积韧脆转变温度均逐渐提高,试样厚度达一定厚度,断口剪切面积全部小于50%;随着温度的降低,50%剪切面积韧脆转化壁厚逐渐减小,-40℃C以下,断口剪切面积几乎都小于50%,脆性断裂倾向严重。三种材料中X80三通材料韧脆转变温度范围较宽,起始转变温度较高,X80 TMCP干线管材料韧脆转变温度范围较窄,起始转变温度较低,X70 TMCP干线管材料韧脆转变温度范围较宽,起始转变温度较低,X80三通材料低温下尺寸效应最为明显。X80三通材料断裂韧度测试试验中,随着温度降低,在P-V曲线中出现突进点的个数增多,而且试样厚度越大,突进点越多,试样有效性也就更低;在一定范围内,较薄的试样具有较大的断裂韧度,随着试样厚度的增加,材料的断裂韧度将逐渐减小,最终趋于一个恒定的较低极限值。对有效点进行拟合得到X80三通材料平面断裂韧度估算公式,K_C=147.0x~(1/2)e~(-0.2x)+307.5(1-e~(-0.2x))得出该材料的K_(IC)的值约为307.5Mpa.m~(1/2)。
【关键词】：低温脆断 夏比冲击 落锤撕裂 裂纹尖端张开位移 尺寸效应
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 课题背景8
• 1.2 管道低温脆断8-11
• 1.2.1 低温脆断机理8-11
• 1.3 试验方法11-13
• 1.3.1 夏比冲击试验11
• 1.3.2 落锤撕裂试验11-12
• 1.3.3 裂纹尖端张开位移试验12-13
• 1.4 国内外研究现状13-16
• 1.4.1 轧制工艺影响14-15
• 1.4.2 热处理影响15
• 1.4.3 合金添加影响15
• 1.4.4 焊接工艺影响15-16
• 1.5 研究内容16-17
• 第二章 石油管道低温技术调查研究17-25
• 2.1 高寒地区管道设计温度要求17-20
• 2.2 高寒地区管道低温韧性指标要求20-22
• 2.3 高寒地区管道低温韧性试验温度要求22-24
• 2.4 小结24-25
• 第三章 高寒地区管道夏比冲击试验研究25-33
• 3.1 试验材料及方法25-26
• 3.2 管体与焊缝冲击韧性26
• 3.3 热影响区冲击韧性26-27
• 3.4 FL附近位置冲击韧性27-31
• 3.4.1 FL形貌的影响27-29
• 3.4.2 距离FL不同距离的影响29-31
• 3.4.5 断口形貌分析31
• 3.5 小结31-33
• 第四章 高寒地区管道低温落锤撕裂试验研究33-50
• 4.1 X80三通管件低温韧性33-37
• 4.1.1 冲击韧性分析33
• 4.1.2 尺寸效应分析33-37
• 4.2 X80 TMCP干线管低温韧性37-42
• 4.2.1 冲击韧性分析37-38
• 4.2.2 尺寸效应分析38-42
• 4.3 X70 TMCP干线管低温韧性42-49
• 4.3.1 冲击韧性分析42-43
• 4.3.2 尺寸效应分析43-49
• 4.4 小结49-50
• 第五章 高寒地区管道裂纹尖端张开位移试验研究50-65
• 5.1 试验方法简介50-53
• 5.1.1 试验材料及方法50
• 5.1.2 试验程序50-52
• 5.1.3 有效性判断及曲线拟合52-53
• 5.2 X80三通低温断裂韧度53-61
• 5.2.1 三点弯曲P-V曲线53-54
• 5.2.2 三点弯曲阻力曲线54-59
• 5.2.3 断裂韧度尺寸效应59-61
• 5.3 断口形貌分析61-64
• 5.4 小结64-65
• 第六章 结论65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文70-71

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本文编号：990987