《连续管工程失效及安全评定》：破解石油工程“万能管”的失效密码

序言

长江大学油气装备研究所团队长期致力于连续管装备和工程技术的研究，针对连续管在实际工况中的复杂问题，开展了多项深入研究，取得了重要成果：①腐蚀失效预测：通过对低碳合金连续管和耐蚀连续管在氢致开裂、CO2腐蚀和应力腐蚀条件下的系统分析，建立了连续管腐蚀失效的预测模型，为防腐设计和失效预防提供了科学依据。②磨损机制研究：深入研究了连续管在多种工况下的内壁冲蚀磨损及外壁摩擦磨损行为，揭示了其磨损规律，并提出了绿色高效的减摩抗磨方法，具有显著的工程应用价值。③疲劳失效分析：通过开展连续管母材和焊缝的原位疲劳试验，结合扩展有限元模拟，系统研究了连续管的疲劳失效机制，总结了弯曲、内压、拉伸等多载荷作用下的裂纹扩展规律，为延缓裂纹萌生与扩展提供了理论支持。④疲劳寿命评估：针对连续管在弯曲形态下受弯矩、扭矩、内压等多种载荷组合的影响，进行了受力分析，同时综合考虑表面缺陷的形状、尺寸、数量及分布，建立了适用于多种工况的高精度低周疲劳寿命预测模型，为连续管的延寿设计奠定了理论基础。⑤服役管理策略：在极限载荷条件下分析连续管的受力情况，提出了基于累计生存率和服役风险的管理策略，并利用机器学习算法评估影响连续管寿命的敏感参数，为连续管的安全应用提供了科学依据。

该书的出版不仅对提升我国连续管作业能力具有重要的借鉴意义，也为从事油气开采和机械工程领域的科研人员及工程技术人员提供了宝贵的参考。作为一名从事油气钻采装备教学与研究的一线人员，我在审阅本书后深感受益匪浅，特此推荐给所有关注石油工程领域，特别是致力于连续管作业技术及装备研究的同行参考使用。

内容介绍

连续管工程失效是制约连续管发展的瓶颈问题。 本书集连续管工程失效理论研究、实验研究和数值模拟研究于一体， 是在当前国内外连续管工程最新技术的基础上， 对作者长期从事连续管工程失效和安全评定研究最新成果的总结：

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基础介绍部分

2

连续管的失效规律分析部分

第 3 章连续管腐蚀失效，通过室内试验和模拟现场试验等方法，对比低碳微合金钢连续管和耐蚀合金连续管的抗氢致开裂和抗应力腐蚀方面的能力。同时，结合 CO2 腐蚀试验与有限元模拟，分析母材和焊缝、完整管和含缺陷连续管的抗腐蚀性能，并基于 BP 神经网络建立连续管腐蚀速率预测模型。

第 4 章连续管冲蚀磨损失效，通过理论推导建立连续管壁厚损失模型和剩余使用寿命模型；利用有限元法，分析在不同影响因素下，连续管内外壁的冲蚀磨损规律；并分别考虑缺陷参数和焊肉结构参数对连续管冲蚀磨损的影响。

第 5 章连续管与套管摩擦磨损，系统研究温度和润滑介质对连续管与套管之间磨损情况的影响；并进一步探讨生物润滑剂在减磨效果方面的作用；基于响应面法对 Archard 模型进行修正，建立适用于连续管与套管的摩擦磨损模型。

第 6 章连续管裂纹萌生与扩展，结合原位疲劳试验法和电子背散射衍射(EBSD)等表征技术，揭示连续管母材和焊缝在抗疲劳裂纹萌生和扩展能力上的差异机理；基于Python 语言对 Abaqus 进行二次开发，研究在不同影响因素下，连续管的裂纹萌生规律；同时分析无预置裂纹缺陷处的裂纹自然萌生及萌生后扩展规律。

3

连续管作业的安全评定部分

第 7 章完整连续管疲劳寿命评估，结合实验法、有限元法和理论研究，通过编制相关软件，清晰展示弯曲半径、壁厚和内压对连续管纯低周弯直疲劳寿命的影响；同时，进一步揭示连续管扭转疲劳的影响因素，并建立在弯、扭、内压组合下的连续管疲劳寿命预测模型。

第 8 章含缺陷连续管疲劳寿命评估，重点研究球形缺陷、槽形缺陷和锥形缺陷的形状、位置及数量对连续管疲劳寿命的影响。基于研究结果，分别建立三种缺陷的疲劳寿命预测模型。

第 9 章基于极限承载的连续管安全评定，建立拉伸载荷、弯曲位移和内压载荷复合作用下的连续管极限承载理论模型；研究内压和复合载荷对连续管直径增长的影响规律；最后，分析含缺陷连续管的极限承载能力，为连续管的安全评定提供了重要参考。

第 10 章基于数据驱动的连续管安全评定，利用Kaplan-Meier 单因素分析法和 Cox 比例风险模型，分析连续管的服役安全；基于 BP 神经网络，结合粒子群优化算法进行优化，运用灰色关联度法对数据进行处理，建立多种影响因素下的疲劳寿命预测模型。

作者简介

刘少胡 博士、教授、博士生导师。现任长江大学机械工程学院副院长、油气装备研究所所长。入选湖北省“楚天英才·青年拔尖”人才计划，担任湖北省“高校优秀中青年科技创新团队”负责人。入选长江大学学科拔尖人才、领军人才、菁英人才，担任长江大学“名导工作室”负责人。主要从事油气装备和井下工具现代设计理论及方法教学和研究工作，主持国家自然科学基金项目3项（面上项目2项、青年基金1项）、主持省部级及企业项目30多项。获得湖北省科技进步奖一等奖、二等奖等省部级奖励5项，获得四川省优秀毕业生荣誉称号，获得长江大学优秀共产党员荣誉称号。在国内外权威学术期刊发表论文70多篇（SCI/ EI收录30多篇）。以第一发明人授权发明专利30多项。

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本书可供石油工程技术和石油机械领域的大专院校、科研院所的工程研究人员阅读， 也可供相关专业的本科生、研究生参考使用。

本文摘自科学出版社2025年3月出版《连续管工程失效与安全评定》一书，内容有删节。标题为编者所加。

（本文编辑：罗莉 luoli@mail.sciencep.com）

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