[發明專利]含裂紋缺陷井口油管頭四通安全評定方法

在審

• 申請號: 201810151920.1
• 申請日: 2018-02-14
• 公開（公告）號: CN108362487A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 李風;郭志永;王傳龍;冷傳基
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術檢測中心
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G06F17/50
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 方圓;許琪

本發明屬于含缺陷井口裝置結構件安全評定技術領域，尤其涉及一種含裂紋缺陷井口油管頭四通安全評定方法。該安全評定方法通過對不同裝配方式產生的約束條件對油管頭應力分布的影響，提高了油管頭四通應力分布有限元模擬計算值與實際構件應力分布的吻合度，能夠更為準確的對含裂紋缺陷的油管頭四通進行安全評定。該安全評定方法包括有確定油管頭四通的幾何尺寸、計算得到表征裂紋尺寸；確定油管頭材料參數；建立油管頭四通有限元模型；計算油管頭四通裂紋體上的應力強度因子K_I；計算材料的臨界應力強度因子K_IC、評定用的材料斷裂韌性K_C；對比應力強度因子K_I與評定用的材料斷裂韌性K_C確定裂紋體安全性能等步驟。

技術領域

本發明屬于含缺陷井口裝置結構件安全評定技術領域，尤其涉及一種含裂紋缺陷井口油管頭四通安全評定方法。

背景技術

作為采油系統中的核心部件之一，井口油管頭四通對油井的安全生產起著至關重要的作用。在使用過程中，井口油管頭四通其內、外壁由于受到腐蝕、顆粒磨損、介質沖蝕碰撞、異常壓力等因素的影響，會產生裂紋、壁厚減薄等缺陷，從而造成裝置運行的安全隱患。如果井口油管頭四通殼體內外部超標裂紋缺陷長期存在并且日漸膨脹，必定會造成殼體在某個工作狀態下發生突然開裂，甚至爆破而危及人身、財產安全，此類安全事故在國內外均有發生，必須加強管理予以最大限度的規避。

現有針對含缺陷壓力容器的評定方法主要有以下幾種：1、《GB/T19624-2004在用含缺陷壓力容器安全評定》標準；2、《SY/T 6160-2014防噴器檢查和維修》標準等。然而發明人在研究后發現，上述現有針對含缺陷壓力容器的評定方法存在有僅適用于規范尺寸的含缺陷壓力容器、無法對復雜結構的承壓結構件進行安全性校核評定；存在一定的經驗性，判廢的準確性和可靠度不夠等缺陷。

發明內容

本發明提供了一種含裂紋缺陷井口油管頭四通安全評定方法，該安全評定方法能夠對應不同裝配方式產生的約束條件對油管頭應力分布的影響，提高了油管頭四通應力分布有限元模擬計算值與實際構件應力分布的吻合度，從而能夠更為準確的對含裂紋缺陷的油管頭四通進行安全評定。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

含裂紋缺陷井口油管頭四通安全評定方法，所述安全評定方法包括有如下步驟：

步驟1：確定油管頭四通的幾何尺寸；根據裂紋實際位置、形狀和尺寸得到表征裂紋尺寸；

步驟2：確定油管頭材料參數，油管頭材料參數包括有彈性模量E、泊松比υ、屈服強度σs、抗拉強度σb、斷裂韌度J_IC；

步驟3：建立油管頭四通有限元模型；

步驟4：選取多軸應力狀態下裂紋體上最大的主應力作為裂紋平面上的拉應力σ；根據斷裂力學理論，計算油管頭四通裂紋體上的應力強度因子K_I；

K_I滿足：

其中，Ψ為調和函數，查表可得；F滿足：

步驟5：計算材料的臨界應力強度因子K_IC，及評定用的材料斷裂韌性K_C；

其中，K_IC滿足：

K_C滿足：K_c＝0.5K_Ic 公式(4)；