环焊缝根部内凹缺陷对管道内压承载性能的影响

摘要：

环焊缝是工业钢质管道的重要结构,管道的环焊缝中常常存在一些焊接缺陷.环焊缝根部内凹缺陷是管道环焊过程中产生的一种体积型缺陷,该缺陷可引起较大的应力集中,降低焊接接头的承载性能.基于弹塑性有限元理论,建立了含内凹缺陷管道应力仿真模型,分析了服役压力和极限爆破状态两种典型工况下管道缺陷局部区域及管体应力分布规律,研究了内凹缺陷尺寸参数对管道结构完整性及极限内压承载性能的影响.结果表明,在正常服役压力下,内凹缺陷端部的等效应力最大约为18.59 MPa,而距离内凹缺陷区域较远的管体所承受的应力约为13.18 MPa.在极限爆破工况下,内凹缺陷区域出现较大面积的塑性区,该区域的最大等效应力约为469.5 MPa,超过了焊缝的抗拉强度451 MPa.另外,内凹缺陷径向深度、环向长度和轴向宽度尺寸会引起正常运行工况下管道的最大等效应力发生变化,等效应力变化幅度可达到25％,管道极限内压承载性能随内凹深度的增大而减小.

关键词：钢质管道、完整性、焊接缺陷、内凹缺陷、应力分析、安全

所属期刊栏目：9

分类号：TE973(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-03-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：76-82,87