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三种碳钢在模拟现场油气集输工况下的腐蚀行为

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腐蚀与防护 2024年第6期45卷 8-14页

作者：宋成立赵宝利孙建伟李广山李丽锋罗金恒中国石油集团工程材料研究院有限公司油气钻采输送装备全国重点实验室西安710077 中国石油长庆油田分公司第二采气厂榆林710016

通过电化学试验和高温高压动态反应釜腐蚀试验,在模拟现场典型油气集输工况下研究了油气集输管道常用的20号、20G、L360NB三种碳钢的腐蚀行为。结果表明:在常温常压工况下,三种管材的电化学腐蚀行为比较接近,但20号、20G钢更容易发生腐... 详细信息

通过电化学试验和高温高压动态反应釜腐蚀试验,在模拟现场典型油气集输工况下研究了油气集输管道常用的20号、20G、L360NB三种碳钢的腐蚀行为。结果表明:在常温常压工况下,三种管材的电化学腐蚀行为比较接近,但20号、20G钢更容易发生腐蚀;在模拟现场高温高压工况下,三种管材均发生了明显的均匀腐蚀和点蚀,腐蚀速率较为接近,腐蚀形貌差异较小,且三种管材的点蚀速率均较其均匀腐蚀速率大,可见点蚀的发展对管道整体的危害性比均匀腐蚀更大。

关键词：集输管道 20号钢 20G钢 L360NB钢腐蚀

应变速率对X80管线钢铁素体/贝氏体应变分配行为的影响

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金属学报 2023年第10期59卷 1299-1310页

作者：王楠陈永楠赵秦阳武刚张震罗金恒长安大学材料科学与工程学院西安710064 中国石油集团石油管工程技术研究院西安710077

利用代表性体积元(RVE)模型以及EBSD技术,研究了变形量为5%时X80管线钢中铁素体和贝氏体在不同应变速率(10-4~10-1 s-1)下的应变分配行为和微结构演变机制。结果表明,应变速率较低时,铁素体有充足的时间来完成几何必需位错(GNDs)向低角... 详细信息

利用代表性体积元(RVE)模型以及EBSD技术,研究了变形量为5%时X80管线钢中铁素体和贝氏体在不同应变速率(10-4~10-1 s-1)下的应变分配行为和微结构演变机制。结果表明,应变速率较低时,铁素体有充足的时间来完成几何必需位错(GNDs)向低角度晶界(LAGBs)演变以及LAGBs向高角度晶界(HAGBs)的转变,使得应变畸变能得以释放,应变局域化程度较弱。随着应变速率增加,应变响应时间减少,使得LAGBs向HAGBs的转变过程受阻,导致铁素体内部积累了高密度的GNDs和LAGBs,从而加剧了应变局域化。同时,高应变速率时,铁素体和贝氏体间的应变分配系数降低,容易在其界面附近产生应变梯度,由此形成的GNDs堆积及界面背应力,使得铁素体和贝氏体分别呈现压应力和拉应力状态,极大地限制了两相间的应变协调性,增大了界面间应力集中,从而导致应变硬化能力降低。

关键词： X80 钢应变速率 RVE模型应变局域化应变硬化

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一个高周疲劳损伤演化修正模型

力学学报 2012年第1期44卷 140-147页

作者：杨锋平孙秦罗金恒张华中国石油集团石油管工程技术研究院石油管力学和环境行为重点实验室西安710065 西北工业大学航空学院西安710072

将连续损伤力学应用到疲劳问题中,得到合理的疲劳损伤演化方程,被认为是预测疲劳寿命最有效的方法之一.在研究Lemaitre最新疲劳损伤演化方程基础上,根据试验数据提出了一个修正的高周疲劳损伤演化方程,该方程可以考虑应力幅、平均应力... 详细信息

将连续损伤力学应用到疲劳问题中,得到合理的疲劳损伤演化方程,被认为是预测疲劳寿命最有效的方法之一.在研究Lemaitre最新疲劳损伤演化方程基础上,根据试验数据提出了一个修正的高周疲劳损伤演化方程,该方程可以考虑应力幅、平均应力等影响因素.以2A12-T4铝合金为例,得到了修正模型的材料常数.将该修正模型以UMAT子程序形式嵌入ABAQUS主程序,计算了两种构件14种不同受载情况下的疲劳寿命,所得计算寿命与试验结果误差均值约15%,说明修正的疲劳损伤演化方程可以很好地计算金属构件的高周疲劳寿命.

关键词：高周疲劳损伤损伤演化方程有限元方法

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CNG储气瓶物理爆炸裂纹动态扩展特性

油气储运 2022年第10期41卷 1181-1188页

作者：李丽锋罗金恒张超杜洋吉楠中国石油集团工程材料研究院有限公司·石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室中国石油大学(华东)机电工程学院中国石油长庆油田分公司第一采气厂

CNG储气瓶面临潜在的物理爆炸风险,为研究其物理爆炸时裂纹动态扩展特性,基于热黏塑性本构模型、J-C失效准则及罚函数接触算法,构建了CNG储气瓶物理爆炸裂纹动态扩展流固耦合数值分析模型,研究了储气瓶裂纹扩展特征和内部高压天然气泄... 详细信息

CNG储气瓶面临潜在的物理爆炸风险,为研究其物理爆炸时裂纹动态扩展特性,基于热黏塑性本构模型、J-C失效准则及罚函数接触算法,构建了CNG储气瓶物理爆炸裂纹动态扩展流固耦合数值分析模型,研究了储气瓶裂纹扩展特征和内部高压天然气泄放规律。结果表明:储气瓶物理爆炸时裂纹倾向于沿轴向扩展,速度高达200~300 m/s,且呈现渐进式扩展的特征,但并无某一主导频率;高压天然气快速泄放产生的反作用力会导致储气瓶发生轴向弯曲变形;裂纹扩展结束时储气瓶两端仍具有较高内压,储气瓶裂纹扩展能量仅由部分气体压缩能提供。研究结果对储气瓶物理爆炸事故分析与反演具有积极意义。

关键词： CNG储气瓶物理爆炸裂纹扩展流固耦合

西气东输三线0.8设计系数试验段水压试压方法及其应用

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天然气工业 2013年第8期33卷 102-107页

作者：吴宏罗金恒张对红中国石油管道建设项目经理部中国石油集团石油管工程技术研究院

强度设计系数从0.72提高到0.8,一方面若保持壁厚不变,可提高管道运行压力,从而有效地增加管道输量和输送效率;另一方面如果保持管道设计压力不变,可有效降低管道壁厚要求,这将显著节约管道建设成本。在工程应用中,0.8设计系数管道需要... 详细信息

强度设计系数从0.72提高到0.8,一方面若保持壁厚不变,可提高管道运行压力,从而有效地增加管道输量和输送效率;另一方面如果保持管道设计压力不变,可有效降低管道壁厚要求,这将显著节约管道建设成本。在工程应用中,0.8设计系数管道需要进行高强度水压试验以验证管道的承压能力和系统可靠性,而我国目前设计和施工标准对高强度水压试验方法及控制措施还没有明确规定。为此,根据管道屈服强度的样本统计数据,利用概率方法,结合管道埋地时的双轴应力状态,并根据试压段高差,确定管道可接受的最高强度试压压力。采用压力—容积曲线实时监控试压进程,保证试压过程中压力—容积曲线不出现超过0.2%管容的非线性进水量,并开发出相应的压力—进水量曲线信号采集系统。在管道弹性变形的基础上,提出了考虑空气含量和水压缩性的压力—容积曲线理论表达式。在西气东输三线试压工程实践中,根据上述方法确定的管道试压强度为试压段高点不低于100.5%SMYS,实际监测所得的压力—容积曲线与理论曲线吻合较好,管道未发生泄漏。该方法可作为国内0.8设计系数管道试压的参考方案。

关键词：强度设计系数 0.8设计系数输气管道强度试压压力-容积图曲线水压缩性西气东输三线管道壁厚

典型钛合金在简谐振动中的能量消耗和裂纹扩展行为

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中国有色金属学报 2022年第7期32卷 1945-1954页

作者：刘威王楠陈永楠赵秦阳徐义库杨晓康罗金恒武刚赵永庆长安大学材料科学与工程西安710064 西安赛特思迈钛业有限公司西安710016 中国石油集团石油管工程技术研究院西安710077 西北有色金属研究院西安710016

本文研究了近β-Ti合金、近α-Ti合金和(α+β)-Ti合金在0~−110℃、频率为200 Hz简谐振动过程中的振动模量及裂纹扩展行为,分析了温度对简谐振动中裂纹扩展速率及位错分布的影响,揭示了裂纹扩展机制。结果表明:低温下的简谐振动会加剧... 详细信息

本文研究了近β-Ti合金、近α-Ti合金和(α+β)-Ti合金在0~−110℃、频率为200 Hz简谐振动过程中的振动模量及裂纹扩展行为,分析了温度对简谐振动中裂纹扩展速率及位错分布的影响,揭示了裂纹扩展机制。结果表明:低温下的简谐振动会加剧位错堆积与缠绕,从而增大阻尼,降低钛合金的振动回弹能力,提升钛合金的减振性能。其中,近β-Ti合金的储能模量整体比近α-Ti合金的低28.97%,其损耗模量和阻尼分别比(α+β)-Ti合金的高16.4%和9.88%,其低温下的减振性能优于其他两种钛合金。简谐振动在β相内产生的位错在相界累积并向相内滑移,导致应力集中和界面处微裂纹的产生,进而发生穿晶断裂。此外,伴随着β相中二次裂纹的产生,裂纹尖端受到不同方向的阻力,消耗了额外的简谐振动能量,尤其是当温度低于−60℃时,次生裂纹有效延缓了裂纹扩展速率。简谐振动在α相内产生的位错首先在相内被激活并不断向相界堆积,导致相内能量高于相界,裂纹发生沿晶扩展。在−60~−110℃温度区间,更低的损耗模量和阻尼使简谐振动能量作用在裂纹沿晶扩展上,增大了α相裂纹扩展速率。

关键词：典型钛合金储能模量损耗模量阻尼裂纹扩展

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返修次数对X80管道环焊缝性能的影响

焊接 2023年第11期 46-52页

作者：贾海东朱丽霞李丽锋罗金恒余文昌管网集团(新疆)联合管道有限责任公司乌鲁木齐830013 中国石油集团工程材料研究院有限公司西安710077 中国石油大学(华东) 山东青岛266580

通过焊接热模拟并结合有限元数值模拟,对X80环焊缝同一区域进行多次返修模拟,研究不同次数返修后环焊缝的微观组织、韧性、硬度和承压能力的变化。结果表明,不同返修次数下,焊接接头组织类型未发生变化;多次返修对组织的影响具有叠加效... 详细信息

通过焊接热模拟并结合有限元数值模拟,对X80环焊缝同一区域进行多次返修模拟,研究不同次数返修后环焊缝的微观组织、韧性、硬度和承压能力的变化。结果表明,不同返修次数下,焊接接头组织类型未发生变化;多次返修对组织的影响具有叠加效应,焊接热输入的作用使晶粒发生再结晶细化,对韧性具有优化作用;但随着热循环的反复作用,细化后的晶粒又开始长大,并在3次返修后韧性发生劣化;焊缝返修使焊接接头的硬度显著下降并增大了硬度分布的分散性,多次返修能够在首次返修的基础上略微提高接头硬度;在内压条件下,返修后环焊缝的等效应力高值分布在填充焊焊层,且应力随返修次数的增加而增大;1次返修使环焊缝承压能力下降明显,此后随着返修次数增加,承压能力降幅较小。综合考虑强韧性及承压能力,建议X80管道环焊缝返修次数不超过2次。

关键词：环焊缝返修次数微观组织韧性承压能力

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油套管钢P110S的腐蚀磨损交互作用

材料保护 2015年第12期48卷 23-25,36页

作者：张雅妮罗金恒西安石油大学材料科学与工程学院陕西西安710065 中国石油集团石油管工程技术研究院陕西西安710065

为了持续研究油套管钢的腐蚀磨损行为,揭示其腐蚀磨损机理,采用失重法和电化学法测试了油套管钢P110S在不同浓度氯化钠溶液中的腐蚀磨损行为。结果表明:对以索氏体和贝氏体为基本组织的油套管钢P110S而言,在不同浓度的氯化钠溶液中,腐... 详细信息

为了持续研究油套管钢的腐蚀磨损行为,揭示其腐蚀磨损机理,采用失重法和电化学法测试了油套管钢P110S在不同浓度氯化钠溶液中的腐蚀磨损行为。结果表明:对以索氏体和贝氏体为基本组织的油套管钢P110S而言,在不同浓度的氯化钠溶液中,腐蚀与磨损呈正交互作用;在所测试的3种浓度(0.01,0.10,1.00mol/L)中,P110S在0.10 mol/L氯化钠溶液中的失重最大;电化学研究显示,腐蚀磨损前随着氯化钠溶液浓度的增加,P110S的自腐蚀电位逐渐降低,在3种浓度氯化钠溶液中腐蚀磨损一定时间后,P110S的自腐蚀电位基本相同;P110S在0.01 mol/L和1.00 mol/L氯化钠溶液中的腐蚀磨损形貌呈现零散的鹅卵形冲击坑,坑底部存在着严重的塑性变形和局部断裂,而在0.10 mol/L的氯化钠溶液中,小的冲击坑遍布试样表面,坑密且浅。

关键词： P110S 腐蚀磨损氯化钠溶液失重法电化学法

X80管线钢焊接接头微观断裂行为的TEM原位观察

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材料科学与工艺 2015年第5期23卷 71-76页

作者：许宁王峰会罗金恒西北工业大学力学与土木建筑学院西安710129 西安交通大学材料科学与工程学院西安710049 中国石油天然气集团公司管材研究所西安710065

为了从微纳米尺度研究管线钢的断裂方式,通过透射电镜原位拉伸方法,从焊缝区和热影响区直接取样,直观测试了X80管线钢在晶粒尺度范围的裂纹生长、扩展等断裂过程和机理.研究表明:在原位拉伸过程中,晶内发射的螺型位错与刃型位错速率之... 详细信息

为了从微纳米尺度研究管线钢的断裂方式,通过透射电镜原位拉伸方法,从焊缝区和热影响区直接取样,直观测试了X80管线钢在晶粒尺度范围的裂纹生长、扩展等断裂过程和机理.研究表明:在原位拉伸过程中,晶内发射的螺型位错与刃型位错速率之比约为4∶1;晶界裂纹为不连续扩展,而裂纹在晶内沿其DFZ的方向萌生扩展,其扩展是连续的.在加载过程中,裂纹会越过晶界扩展,当裂纹越过大角度晶界时,裂纹扩展方向改变约为30°,扩展方式也会有所变化;当裂纹越过小角度晶界时,裂纹扩展方向不变,扩展方式也不变.

关键词： X80管线钢 TEM原位拉伸断裂行为晶界位错运动