论文摘要
在石油化工等生产中，套管担负着固井的任务，在生产中占有及其重要的地位。一旦发生事故，就会危及正常生产，甚至可能引起火灾、中毒、爆炸等恶性事故。做好油气管道的失效分析及预防工作，对我国石油和管道工业的发展，具有重要的意义。 首先，简要阐述了管道剩余强度评价技术的发展背景、研究现状，提出了研究目标和研究内容。 接着介绍了剩余强度评价力学理论基础和评价原则，归纳整理了含裂纹管道的剩余强度的工程评定方法，为论文研究含裂纹型缺陷套管的剩余强度提供工程规范依据。 然后应用断裂力学理论推导了几种典型缺陷和外载作用下的应力强度因子表达式，运用Maple语言编程分别算出周向外表面裂纹和轴向内表面裂纹的应力强度因子形状系数的无量钢值，分析了形状系数的变化趋势和影响因素。结合工程应用实例—N80套管(Φ5.5″×0.361″)，按照结构剩余强度评价的工程规范要求，应用英国中央电力局(CEGB)的R6方法，对其剩余强度进行评估，确定相应的安全边界。系统探讨了内压和轴向载荷对套管剩余强度的影响，给出了相应的参数，揭示了剩余强度随内压、轴向载荷变化的关系，也为现场评估提供了方便。 接下来，在现有评价方法的基础上，以管道最大允许操作压力为评价出发点，结合实例—N80套管(Φ5.5″×0.361″)，依据美国石油协会(API)的“石油天然气工业适用性评价标准推荐做法”中的一级评价方法和采用ANSYS有限元分析软件，分别计算了不同凹坑深度下套管的极限载荷。系统讨论了内压对含凹坑缺陷的套管的剩余强度的影响，并将一级评价方法与有限元方法的计算结果进行了比较，分析了两者的差别，指出了一级评价方法的不足。 最后，考虑评价参数的不确定性，运用Monte Carlo方法，分别建立了基于FAD技术的含裂纹型缺陷套管和基于API 579一级评价方法的含体积型缺陷套管的失效概率的计算模型。并结合工程实例，给出了一个含缺陷压力容器在多种失效模式下的失效概率的定量计算结果，真实地反映了含缺陷结构的安全状态。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 课题的提出1.2 含缺陷管道适用性评价技术1.2.1 适用性评价的意义和研究现状1.2.2 含缺陷管道的剩余强度评价1.3 本文的研究内容第二章 含裂纹管道剩余强度的工程评定方法2.1 引言2.2 裂纹的概述2.2.1 裂纹的分类2.2.2 套管中两种基本的裂纹类型2.2.3 裂纹的简化2.3 塑性极限分析方法2.3.1 塑性极限分析方法概述2.3.2 塑性极限分析的基本理论2.3.3 含裂纹管道塑性极限载荷的计算2.4.断裂力学法2.4.1 断裂力学的产生2.4.2 断裂力学的基本概念2.4.3 断裂失效判据2.5 含裂纹管道剩余强度评定规程2.5.1 R6方法2.5.2 EPRI方法2.5.3 ASME IWB-3650方法第三章 含裂纹型缺陷管道的剩余强度评价3.1 引言r和载荷比Lr的计算'>3.2 韧性比Kr和载荷比Lr的计算3.2.1 应力强度因子的求解ref的计算'>3.2.2 参考应力σref的计算3.3 算例第四章 含体积型缺陷管道的剩余强度评价4.1 引言4.2 体积型缺陷的定量化表征方法4.3 含体积型缺陷管道的剩余强度评价方法4.3.1 API 579一级评价方法4.3.2 有限元法4.4 算例4.4.1 问题的提出4.4.2 有限元方法4.4.3 API579一级评价方法4.4.4 API579一级评价方法与有限元方法比较第五章 剩余强度评价的可靠性方法5.1 概述5.2 可靠性的一般理论5.2.1 可靠性的基本概念5.2.2 含缺陷压力管道的失效模型5.2.3 可靠度的计算方法5.3 Monte Carlo方法5.3.1 Monte Carlo方法的基本思想5.3.2 Monte Carlo方法求解失效概率的步骤5.3.3 随机数的产生和随机变量的抽样5.4 含缺陷管道的失效概率5.4.1 基于FAD图的含裂纹管道失效概率和可靠度计算方法5.4.2 含体积型缺陷管道的概率剩余强度评价方法5.5 算例5.6 小结第六章 结论与展望6.1 结论6.2 有待改进的工作6.3 今后工作的展望致谢附录A1 应力强度因子与裂纹尖端张开位移的关系2 能量释放率法的基本方程3 应力强度因子的封闭解4 裂纹张开位移的模态函数5 求解过程附录BB1 径向切片的边缘裂纹B2 环向切片的周向内部裂纹B3 在公式推导过程中的一些中间变量的转换
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标签：油套管论文; 裂纹型缺陷论文; 体积型缺陷论文; 剩余强度评价论文; 可靠性论文;
