1.一种含槽形刮痕缺陷连续管疲劳寿命的评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、在服役连续管(1)筛选确认外壁槽形刮痕缺陷(2)和内壁槽形刮痕缺陷(3);
2)、检测外壁槽形刮痕缺陷(2)和内壁槽形刮痕缺陷(3)的形状几何参数;外壁槽形刮痕缺陷(2)和内壁槽形刮痕缺陷(3)的缺陷参数为:缺陷轴向角度β、缺陷深度a、缺陷长度c、缺陷宽度b、刮痕四周倒钝圆角R、缺陷的环向分布和缺陷环向分布个数,利用缺陷检测设备测量外壁槽形刮痕缺陷(2)和内壁槽形刮痕缺陷(3)的上述参数;
3)、优选外壁槽形刮痕缺陷(2)和内壁槽形刮痕缺陷(3)的敏感缺陷参数;基于正交试验法在缺陷轴向角度β、缺陷深度a、缺陷长度c、缺陷宽度b、刮痕四周倒钝圆角R、缺陷的环向分布和缺陷环向分布个数中的敏感参数中,得出敏感参数依次为缺陷深度a、缺陷宽度b、缺陷轴向角度β、缺陷长度c;
4)、参考槽形缺陷敏感参数的基础上,理论计算含外壁槽形刮痕缺陷(2)和内壁槽形刮痕缺陷(3)的连续管(1)疲劳寿命;
5)、对含外壁槽形刮痕缺陷(2)和内壁槽形刮痕缺陷(3)的连续管(1)进行三级评价;
即,对含槽形刮痕缺陷连续管进行三级评价;与同工况完整连续管相比,疲劳寿命降低50%的直接报废,对疲劳寿命降低20% 50%的精细评价,对疲劳寿命降低小于20%的粗略评价。
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2.根据权利要求1所述的一种含槽形刮痕缺陷连续管疲劳寿命的评价方法,其特征在于:步骤4)所述的含外壁槽形刮痕缺陷(2)和内壁槽形刮痕缺陷(3)的连续管(1)疲劳寿命计算方法如下:当连续管(1)内外表面有外壁槽形刮痕缺陷(2)和内壁槽形刮痕缺陷(3)时,在连续管(1)疲劳寿命模型建立时,考虑外壁槽形刮痕缺陷(2)和内壁槽形刮痕缺陷(3)对疲劳寿命的影响,基于厚壁圆筒理论得到在内压作用下连续 管(1)的径向应力 、环向应力 和轴向应力 ;
式中: 为连续管(1)外半径,mm; 为内半径,mm; 为内压,MPa;r为任意半径,mm;
根据应力分析和von Mises准则,首先产生屈服的临界点总是连续管(1)的内表面,此时 ;
根据Remberg-Osgood弹塑性应力-应变关系,弯曲作用产生的总应变 为弹性应变和塑性应变 之和:式中:D为连续管(1)外直径,mm; 为弯曲半径,mm;E为弹性模量,MPa; 为屈服极限,MPa;
弯曲产生的轴向力是产生塑性应变的主要原因,内压和弯曲作用下轴向应力 为:由应力与塑性应变的Holomon关系可得弯曲产生的轴向应力 、内压弯曲耦合载荷下的环向应变、轴向应变和径向应变:式中: 为环向应变; 为轴向应变; 为径向应变; 为循环应变硬化系数,MPa;为循环应变硬化指数;
在连续管(1)塑性变形过程中,采用体积不变假设,耦合载荷下等效塑性应变 为:采用Brown-Miller疲劳寿命理论模型,应变-寿命公式为: ,最大剪应变:
最大剪应变平面的正应变:
为考虑除敏感参数外其他参数对连续管疲劳寿命的影响,引入了修正系数 :式中:c0为凹坑缺陷的深度;Nf为连续管的疲劳弯曲次数;
引入修正系数后的最大剪应变和最大剪应变平面的正应变:最终的含缺陷连续管(1)疲劳寿命计算模型为:
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