超临界CO_(2)管道止裂韧性预测模型研究

作     者：曹宇光 甄莹 刘媛媛 张振永 白芳 Cao Yuguang;Zhen Ying;Liu Yuanyuan;Zhang Zhenyong;Bai Fang

作者机构：中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东省青岛市266580 中国石油管道局工程有限公司设计分公司 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2024年第52卷第7期

页      面：28-35页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目“超临界CO_(2)管道流固耦合力学行为与止裂控制模型研究”(12202502) 国家自然科学基金项目“基于断裂过程正演与反演的高钢级输气管道止裂预测模型研究”(12272412) 山东省自然科学基金项目“基于热-流-固耦合的超临界CO_(2)管道断裂机理及裂纹扩展速度预测模型研究”(ZR2022QE039) 中央高校基本科研业务费专项资金项目“超临界CO_(2)管道止裂力学机制研究”(23CX03002A) 

主　　题：超临界CO_(2) 管道输送 延性断裂 双曲线模型 断裂 韧性 夏比冲击功 止裂控制 

摘      要：碳中和目标下,超临界态CO_(2)管道输送已成为碳捕集利用与封存(CCUS)技术发展的必然趋势。然而,目前超临界CO_(2)管道止裂控制体系尚未构建,管材止裂韧性难以预测,成为限制其广泛应用的瓶颈问题之一。针对该问题,通过归纳国内外相关文献及规范标准,对超临界CO_(2)管道止裂控制研究进展及最新标准体系进行了简要综述;在系统收集已开展CO_(2)管道全尺寸爆破试验信息及数据的基础上,对现有止裂韧性预测模型适用性进行了讨论,由此确定了CO_(2)管道止裂韧性预测模型修正形式,并对不同模型适用范围及预测结果进行了讨论。研究结果表明,建立的修正模型解决了传统止裂预测模型过于激进的问题,同时降低了DNV推荐方法的保守性。建议将修正模型与DNN预测方法相结合,以使管材韧性值处于止裂区域;同时开展高效准确的CO_(2)管道裂纹动态扩展数值模拟。所得结果可为我国CO_(2)管道止裂设计提供指导。