复合材料增强管线钢管压力设计新方法

作     者：王言聿 成志强 郭旭 Wang Yanyu;Cheng Zhiqiang;Guo Xu

作者机构：西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室四川成都610031 中国石油天然气股份有限公司管道分公司管道科技研究中心河北廊坊065000 

出 版 物：《石油学报》 (Acta Petrolei Sinica)

年 卷 期：2020年第41卷第8期

页      面：1025-1032页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：教育部高等学校博士学科点科研基金专项(20110184110017)资助 

主　　题：复合材料增强管线钢管 设计压力 预应力处理 失效模式 残余应变 

摘      要：复合材料增强管线钢管(CRLP)是一种具有高承压能力的新型管道,其应用日趋广泛,但相应的管道压力设计方法尚不完善。对现有规范的分析表明,现有压力设计模式已不适合组合型管道。通过以CRLP平均环向应变作为设计的显式失效判据,并区别不同工况下的失效模式,确定相应的安全系数。基于组合薄壁圆筒模型,分别导出了是/否进行预应力处理的压力设计公式。压力设计公式考虑了CRLP几何尺寸、管线钢和复合材料力学性能对设计压力的影响。算例分析表明,对于未经过预应力处理而直接投用的CRLP,主要的失效模式是试压过程中产生过量残余变形;而对于进行过预应力处理的CRLP,主要失效模式转变为工作压力下的蠕变破坏。预应力处理可以一定程度上提高CRLP的设计压力,并有助于充分利用复合材料的承载能力。