石油管材及裝備材料服役行為與結(jié)構(gòu)安全國家重點實驗室
變形和斷裂是高鋼級天然氣管道失效的主要形式。為避免管道泄漏甚至爆炸等災(zāi)難性事故，天然氣管道的變形控制和止裂控制成為國內(nèi)外研究的重點。
石油管工程技術(shù)研究院自主研發(fā)的高鋼級管道斷裂控制技術(shù)和變形控制技術(shù)，是高強度管線鋼應(yīng)用的核心技術(shù)。其中，斷裂控制技術(shù)實現(xiàn)了對高鋼級天然氣管道裂紋擴展的精準預(yù)測和控制，變形控制技術(shù)則解決了高鋼級管道的材料開發(fā)和應(yīng)變能力預(yù)測問題。
這兩項技術(shù)的研發(fā)，突破了我國高鋼級管道應(yīng)用的技術(shù)瓶頸，有效保障了西氣東輸二線、三線，中俄東線等重大管道工程的順利投產(chǎn)。
全尺寸氣體爆破試驗是管道斷裂控制模型的直接驗證手段，該試驗不僅設(shè)計復雜、成本高昂，而且風險較大。2015年之前，由于國內(nèi)不具備自主開展全尺寸氣體爆破試驗的能力，只能委托英國、意大利等國家進行爆破試驗。
管研院從2012年開始規(guī)劃建立自己的全尺寸氣體爆破試驗場。經(jīng)過3年的艱苦攻關(guān)，相繼解決了焊縫環(huán)切失效、錨固墩受力分析、初始裂紋引入、起爆點燃裝置、斷裂速度測試、減壓波測試等一系列技術(shù)難題，在新疆哈密建成了亞洲首個全尺寸氣體爆破試驗場，攻克并掌握了全尺寸氣體爆破試驗關(guān)鍵技術(shù)，提升了我國管道斷裂控制研究的水平。
管道全尺寸彎曲試驗系統(tǒng)是研究管道變形能力、管道環(huán)焊縫質(zhì)量及承載能力的重要試驗裝備，也是管道基于應(yīng)變設(shè)計技術(shù)的重要硬件支撐。2011年之前，只有美國?？松梨凇⒓幽么驝-FER、英國TWI、日本JFE等研究機構(gòu)具有大口徑管道的全尺寸彎曲試驗?zāi)芰?。而西氣東輸二線、中緬管道等項目對基于應(yīng)變設(shè)計管道的能力驗證要求，又迫切需要我們建立自己的全尺寸試驗裝置。
2009年，管研院啟動了管道全尺寸彎曲試驗裝置開發(fā)工作。該院提出單油缸驅(qū)動、力臂式加載的研發(fā)思路，精心設(shè)計了力、位移反饋控制電路及控制軟件，解決了全尺寸試驗鋼管應(yīng)變監(jiān)測、載荷—內(nèi)壓耦合處理、載荷峰值捕獲等技術(shù)難題，建成了內(nèi)壓條件下管道全尺寸彎曲試驗系統(tǒng)。
該試驗系統(tǒng)最大口徑1219毫米，最大彎矩3.6萬?！っ祝茉囼灥挠透孜灰瓶刂萍虞d精度保持在3毫米以下，整體達到國際領(lǐng)先水平。目前，這套試驗系統(tǒng)已為中緬管道、中俄東線等多個大型管道建設(shè)項目進行了驗證試驗，不僅提高了我國高應(yīng)變管線鋼管的生產(chǎn)制造水平和管道基于應(yīng)變設(shè)計的研究水平，而且解決了全尺寸管道在復雜服役環(huán)境下的環(huán)焊縫承載能力評估與缺陷行為預(yù)測的技術(shù)難題。
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