高掺氢比高钢级管材环焊缝材料轴向本构关系研究  被引量:1

Research on Axial Constitutive Relation of Weld Material for High Hydrogen Ratio and High Steel Grade Pipeline

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作  者:余佳莹 艾红倪 张东 吴江桥 王昊[1] 刘啸奔 YU Jiaying;AI Hongni;ZHANG Dong;WU Jiangqiao;WANG Hao;LIU Xiaoben(National Engineering Research Center of Pipeline Safety/MOE Key Laboratory of Petroleum Engineering/Beijing Key Laboratory of Urban Oil and Gas Distribution Technology,China University of Petroleum-Beijing,Beijing 102249,China;National Engineering Research Center for Pipeline Safety,China petroleum Pipeline Research Institute Co.,Ltd.,Langfang 065000,Hebei,China)

机构地区:[1]中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程研究中心石油工程教育部重点实验室城市油气输配技术北京市重点实验室,北京102249 [2]中国石油天然气管道科学研究院有限公司油气管道输送安全国家工程研究中心,河北廊坊065000

出  处:《焊管》2024年第10期25-31,共7页Welded Pipe and Tube

基  金:国家重点研发计划重点专项资助项目“中俄管道重大风险防控与安全保障关键技术”(项目编号2022YFC3070100);国家自然科学基金资助项目“火驱服役环境多场耦合作用下低铬套管钢失效机理研究”(项目编号52004314);国家管网科学研究与技术开发资助项目“高钢级管道环焊缝失效机理研究”(项目编号WZXGL202105);国家管网科学研究与技术开发资助项目“高钢级管道环焊缝缺陷检测评价技术研究”(项目编号WZXGL202104);北京市科协“青年人才托举工程”资助项目(项目编号BYESS2023145);中国石油大学(北京)科研基金项目“掺氢管道环焊缝失效机理与评价方法研究”(项目编号2462023BJRC005)。

摘  要:为了研究氢环境下管道环焊缝材料轴向本构关系,开展了典型掺氢环境(掺氢比20%)与空气环境下高压力(10 MPa)、高钢级(X80)管道环焊缝材料含缺口试样慢应变速率拉伸对比试验研究,提出了一种基于有限元模型与优化算法的反演掺氢环境下高钢级管道环焊缝材料本构关系的新方法,并利用核极限学习机(KELM)与改进灰狼优化算法(I-GWO)获得了掺氢环境下环焊缝材料真实应力应变本构关系。该方法具有较好的准确性,与试验数据相比,相对均方根误差(RMSE)小于3×10^(-4)。本研究建立的适用于高掺氢比、高压力、高钢级管道环焊缝材料的应力应变本构关系可为掺氢管道环焊缝完整性评价模型提供重要的数据支撑。In order to study the axial constitutive relation of high hydrogen content and high steel grade pipe welding materials,a comparative experimental study was conducted on the slow strain rate tensile properties of notched specimens of typical hydrogen content environment(hydrogen content 20%)and high⁃pressure(10 MPa)and high steel grade(X80)pipe girth weld materials under air environment.A new method based on finite element model and optimization algorithm was proposed to invert the constitutive relation of high steel grade pipe girth weld materials under hydrogen content environment.The true stress⁃strain of girth weld materials under hydrogen content environment was obtained using Kernel Based Extreme Learning Machine(KELM)and Improved Grey Wolf Optimization(I-GWO)algorithm.constitutive relation.The method has good accuracy,with a relative root mean square error(RMSE)of less than 3×10^(-4)compared to experimental data.The stress⁃strain constitutive relation in the study for high hydrogen ratio,high pressure,and high steel grade pipeline circumferential weld materials can provide important data support for the integrity evaluation model of hydrogen doped pipeline girth welds.

关 键 词:氢致劣化 高钢级 环焊缝 应力应变本构关系 掺氢 

分 类 号:TE88[石油与天然气工程—油气储运工程] TK912[动力工程及工程热物理]

 

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