低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法技术

本发明专利技术公开了一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，在试验钢管表面预制缺陷，并在钢管两端焊接堵头，考察低温条件下含缺陷钢管的承压能力；将钢管放置于管沟内，并采用钢筋混凝土对钢管两端堵头位置进行锚固来构筑试验管路；在钢管上安装应变片、夹式引伸计、表面温度传感器等测量装置；通过在试验钢管的管体中注满液氮和酒精冷却液来实现对整根试验钢管的低温控制；在试验钢管注满低温液体后，通过注入氮气达到爆破压力，通过采集管内压力、管体壁温、管体应变、预制裂纹处裂纹嘴张开量及影像资料信息，来来分析确定钢管的断裂阻力曲线及韧脆转变温度。本发明专利技术经济、简单、易于操作，可精确控温，更加安全。

Full-scale test method for compressive capacity and ductile-brittle transition behavior of cryogenic gas pipeline

The invention discloses a full-scale test method for the compressive capacity and ductile-brittle transition behavior of low-temperature gas pipeline, in which defects are prefabricated on the surface of the test steel pipe, and plugs are welded at both ends of the steel pipe to investigate the compressive capacity of the defective steel pipe under low-temperature conditions; the steel pipe is placed in the pipe trench, and the position of the plugs at both ends of the steel pipe is anchored by reinforced concrete to construct the test pipeline; Strain gauge, clamp extensometer, surface temperature sensor and other measuring devices are installed on the test pipe; low temperature control of the whole test pipe is realized by filling the tube with liquid nitrogen and alcohol coolant; after filling the test pipe with cryogenic liquid, explosion pressure is achieved by injecting nitrogen, and pressure, temperature of tube wall, strain of tube body and crack nozzle at prefabricated crack are collected. The fracture resistance curve and ductile-brittle transition temperature of steel tube are determined by opening and image information. The invention is economical, simple and easy to operate, can accurately control temperature and is safer.

【技术实现步骤摘要】
低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法
本专利技术属于输气管道结构完整性试验
，具体涉及一种确定低温用气体输送钢管承压能力及韧脆转变行为的全尺寸试验方法。
技术介绍
随着世界上极地能源的迅猛开发，大量天然气管道及其附属设施，需要经过极寒地带，这些极寒地带的最低温度甚至达到-60℃。当管道，尤其是含缺陷管道在低温环境服役时，容易在应力水平不高，甚至低于材料屈服极限的情况下突然断裂。特别对于X80钢级(屈服强度≥555MPa)，其屈服强度超过了目前低温压力容器钢的钢级水平(490MPa)，低温脆断的敏感性相对较高，容易发生低温脆断失效事故。因此对于低温用钢管需要通过试验来确定其低温下的承压能力及韧脆转变温度。通过拉伸、冲击、落锤等小试样来研究管道的承压能力及韧脆转变行为时，由于无法考虑尺寸约束对断裂韧度的影响，因此不能够对构件是否发生脆性断裂进行定量分析和准确判断，也无法确定管道尤其是含缺陷管道在低温下的承载能力。高压油气管道一旦失效爆炸将会造成巨大灾害和损失。随着高钢级管线钢在低温环境下的大量使用，管道发生低温脆断的概率极大增加。低温环境下的钢管全尺寸试验是验证钢管低温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在试验钢管表面预制缺陷，并在钢管两端焊接堵头，考察低温条件下含缺陷钢管的承压能力；S2、将钢管放置于管沟内，并采用钢筋混凝土对钢管两端堵头位置进行锚固来构筑试验管路；S3、在钢管上安装测量装置；S4、通过在试验钢管的管体中注满低温冷却液来实现对整根试验钢管的低温控制；S5、在试验钢管注满低温液体后，通过注入氮气达到爆破压力，通过采集管内压力、管体壁温、管体应变、预制裂纹处裂纹嘴张开量及影像资料信息，分析确定钢管的断裂阻力曲线及韧脆转变温度。

【技术特征摘要】
1.低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在试验钢管表面预制缺陷，并在钢管两端焊接堵头，考察低温条件下含缺陷钢管的承压能力；S2、将钢管放置于管沟内，并采用钢筋混凝土对钢管两端堵头位置进行锚固来构筑试验管路；S3、在钢管上安装测量装置；S4、通过在试验钢管的管体中注满低温冷却液来实现对整根试验钢管的低温控制；S5、在试验钢管注满低温液体后，通过注入氮气达到爆破压力，通过采集管内压力、管体壁温、管体应变、预制裂纹处裂纹嘴张开量及影像资料信息，分析确定钢管的断裂阻力曲线及韧脆转变温度。2.根据权利要求1所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，步骤S1中，在钢管中间预制裂纹，裂纹距离钢管的直焊缝为180°±1°，试验钢管两端焊接堵头，并进行无损检测，试验钢管的长度为管径的6倍以上，整根钢管外表面包裹隔热层。3.根据权利要求1所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，步骤S2中，将试验钢管放置于试验管沟中间，试验管沟深度大于3m，缺陷处于侧面90°±1°位置，堵头位置采用钢筋混凝土固定，然后将低温槽放置于管沟上，低温槽与试验钢管通过低温管路进行连接并安装阀门。4.根据权利要求1所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸试验方法，其特征在于，步骤S3中，试验钢管上分别设置应变花、贴片式表面温度传感器、夹式引伸计、压力表和摄像机进行数据采集，贴片式表面温度传感器用于监控钢管壁温；夹式引伸计用于测量起裂时的裂纹嘴张开量；压力表用于测量爆破压力。5.根据权利要求4所述的一种低温输气钢管承压能力及韧脆转变行为全尺寸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹤，王鹏，张伟卫，胡美娟，池强，张继明，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11