基于爆裂失效的腐蚀压力管道剩余强度研究

为真实反应海洋结构物腐蚀压力管道的结构完整性及其剩余强度,文章以爆裂失效作为腐蚀压力管道的失效准则,基于扩展有限元法,提出了腐蚀压力管道爆裂失效数值分析模型,用以评估压力管道在外表面腐蚀工况下的爆裂压力。以矩形缺陷形状表征管道的腐蚀程度,对不同的腐蚀工况进行非线性数值分析,根据分析结果可知:腐蚀区域最大等效应力随内压变化的曲线可分为线弹性阶段和塑性屈服阶段,在塑性屈服阶段的终点,当腐蚀区域中心处单元达到材料失效准则时,开始起裂并沿轴向扩展,其所对应的内部压力即为爆裂压力;腐蚀管道的爆裂压力均随缺陷区域深度、轴向长度、环向长度的增长而呈指数形式下降,将爆裂压力有限元值与ASME B31G、RSTRENG 0.85标准预测值对比可知现有标准的保守性及局限性;轴向双缺陷压力管道的爆裂压力随着轴向间距的增大而呈指数形式上升,而后爆裂压力趋近于单缺陷管道的爆裂压力值;环向间距对环向双缺陷压力管道爆裂压力在60°～90°、90°～140°、140°～180°三个阶段呈现出不同的影响程度。