石油管材及裝備材料服役行為與結(jié)構(gòu)安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
變形和斷裂是高鋼級(jí)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(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。
石油管工程技術(shù)研究院自主研發(fā)的高鋼級(jí)管道斷裂控制技術(shù)和變形控制技術(shù)，是高強(qiáng)度管線鋼應(yīng)用的核心技術(shù)。其中，斷裂控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)高鋼級(jí)天然氣管道裂紋擴(kuò)展的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和控制，變形控制技術(shù)則解決了高鋼級(jí)管道的材料開(kāi)發(fā)和應(yīng)變能力預(yù)測(cè)問(wèn)題。
這兩項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)，突破了我國(guó)高鋼級(jí)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(yàn)是管道斷裂控制模型的直接驗(yàn)證手段，該試驗(yàn)不僅設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高昂，而且風(fēng)險(xiǎn)較大。2015年之前，由于國(guó)內(nèi)不具備自主開(kāi)展全尺寸氣體爆破試驗(yàn)的能力，只能委托英國(guó)、意大利等國(guó)家進(jìn)行爆破試驗(yàn)。
管研院從2012年開(kāi)始規(guī)劃建立自己的全尺寸氣體爆破試驗(yàn)場(chǎng)。經(jīng)過(guò)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(diǎn)燃裝置、斷裂速度測(cè)試、減壓波測(cè)試等一系列技術(shù)難題，在新疆哈密建成了亞洲首個(gè)全尺寸氣體爆破試驗(yàn)場(chǎng)，攻克并掌握了全尺寸氣體爆破試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)，提升了我國(guó)管道斷裂控制研究的水平。
管道全尺寸彎曲試驗(yàn)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(yàn)裝備，也是管道基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)技術(shù)的重要硬件支撐。2011年之前，只有美國(guó)?？松梨凇⒓幽么驝-FER、英國(guó)TWI、日本JFE等研究機(jī)構(gòu)具有大口徑管道的全尺寸彎曲試驗(yàn)?zāi)芰?。而西氣東輸二線、中緬管道等項(xiàng)目對(duì)基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)管道的能力驗(yàn)證要求，又迫切需要我們建立自己的全尺寸試驗(yàn)裝置。
2009年，管研院?jiǎn)?dòng)了管道全尺寸彎曲試驗(yàn)裝置開(kāi)發(fā)工作。該院提出單油缸驅(qū)動(dòng)、力臂式加載的研發(fā)思路，精心設(shè)計(jì)了力、位移反饋控制電路及控制軟件，解決了全尺寸試驗(yàn)鋼管應(yīng)變監(jiān)測(cè)、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(yàn)系統(tǒng)。
該試驗(yàn)系統(tǒng)最大口徑1219毫米，最大彎矩3.6萬(wàn)牛·米，整管試驗(yàn)的油缸位移控制加載精度保持在3毫米以下，整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。目前，這套試驗(yàn)系統(tǒng)已為中緬管道、中俄東線等多個(gè)大型管道建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，不僅提高了我國(guó)高應(yīng)變管線鋼管的生產(chǎn)制造水平和管道基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)的研究水平，而且解決了全尺寸管道在復(fù)雜服役環(huán)境下的環(huán)焊縫承載能力評(píng)估與缺陷行為預(yù)測(cè)的技術(shù)難題。?
