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;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σr、环向应力σt和轴向应力σz:式中:r1为连续管(1)外半径,mm;r2为内半径,mm;P2为内压,MPa;r为任意半径,mm;ci和c0为连续管内缺陷和外缺陷的厚度;
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r=r1+ci;
根据Remberg‑osgood弹塑性应力‑应变关系,弯曲作用产生的总应变ε为弹性应变εe和塑性应变εp之和:式中:D为连续管(1)外直径,mm;R′为弯曲半径,mm;E为弹性模量,MPa;σs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σa为:σa=σz+σp
由应力与塑性应变的Holomon关系可得弯曲产生的轴向应力σp、内压弯曲耦合载荷下的环向应变、轴向应变和径向应变:n′
σp=K′(εp)
式中:εt为环向应变;εa为轴向应变;εr为径向应变;K′为循环应变硬化系数,MPa;n′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ε0为:采用Brown‑Miller疲劳寿命理论模型,应变‑寿命公式为:εa>εr>εt,最大剪应变:
Δγmax=εa‑εt
最大剪应变平面的正应变:
Δεn=(εt+εa)/2
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: