使用光学动态三维位移分析技术对螺纹套管接头的疲劳裂纹扩展进行评价 J. Van Wittenberghe , P. De Baets , W. De Waele , . Bui , G. De Roeck 摘要螺纹套管接头疲劳裂纹扩展的测量是在实验室条件下的挑战。在目前的研究中,一个光学动态三维位移分析技术用于在负载控制的疲劳试验的螺纹管组件的变形监测。当裂纹扩展时,管子的弯曲刚度减小,测量挠度增大。另外一个 LVD T 用于监测裂纹张开位移。两个测量信号是一个组件的有限元模拟的结果与三个不同的裂纹相比。在三个不同的时刻,在测试期间,海滩标记周期被施加到在断裂表面裂纹形状的标记。基于断裂表面的视觉观察来进行裂纹形状的模拟。利用有限元模型得到的结果与实验测量结果能够很好的吻合。关键词: 裂纹扩展,疲劳,疲劳标记,管道失效,螺纹连接 1 序言油和天然气工业中常用的螺纹套管接头连接管道,立管,钻杆,套管等在承受动力荷载的连接,像局部应力集中能萌生疲劳裂纹的线程。增加疲劳寿命, 连接设计不断改进[1,2] 。然而, 一个主要的问题是即使在实验室条件下的在线检测和疲劳裂纹监测。裂缝往往在接触界面启动在螺纹根部离管道外表面。这使得它很难有一个明确的区分之间的裂缝萌生和扩展[3]。裂纹尺寸的螺纹紧固件是最常见的技术交流磁场测量( ACFM )[4] 和漏磁( MFL )[5] 。两种技术都需要连接到可拆卸用于测量,使连续的在线监测是不可能的。当超声检查用于裂纹测量在螺纹连接中,他们可以保持耦合。然而,与传统的超声检测方法很难区分缺陷的反射信号的不同线程。因此,先进的信号处理使超声检测适用于疲劳裂纹增长[6]在线监测是必要的。在这项研究中,螺纹管组件的裂纹扩展是通过一个光学三维动态挠度测量监测的管道。使用三种不同的基准时间的海滩标记技术可以精确的裂纹形状确定。这些裂纹形状,然后介绍了有限元模型和管偏转和裂纹开口模拟结果与实测结果比较。 2. 过程描述疲劳试验在 API 管线管一四点处弯曲设置进行了螺纹连接。测试设置示意图如图 1 所示。试样由两管与外部直径为 毫米的螺纹端部( 1b ),通过螺纹联接( 1a )。该联接件具有外直径 毫米,长度 毫米。耦合线与 API 5B 规格[7] 一致。试件的材料是 B 级钢在指定的 API 5L [8] 。通过对管道材料的屈服强度为 355 MPa ,抗拉强度的拉伸试验方法, 502 MPa 的测定。测试试样是由两个支持位于 3 米除了在一个中央的刚性梁进行。应用垂直力由液压缸( 2)相连,通过球接头横梁( 4)。测量所施加的力,一个安装在传感器( 3)。光束传输负载对试样以间隔 1 米的两个点除了。试验条件下进行负荷控制在 2赫兹的频率测量。所施加的负载比 R= 。与最大和最小负载分别等于最大= 18 kN 和 FMIN = kN 。这对应于所施加的应力范围 155 兆帕在螺纹管的外纤维。当疲劳裂纹,管的弯曲刚度降低,因此管挠度增加自试验条件下进行负荷控制。衡量这一偏转, 21 反射光学标记(6)连接到标本,其中 3被连接到管接头和 9每两个管道。这些点的位移通过光学三维动态位移测量系统测量。该系统由两个高速数字相机这是固定在一个刚性杆。此外,在相机,两个
机械类毕业设计翻译.doc 来自淘豆网m.daumloan.com转载请标明出处.
