辽宁
11月6日，起点新闻·西部网记者从西安建筑科技大学获悉，该校资源工程学院能源管道风险与可靠性研究团队成功构建了老龄管道损伤演化模型，揭示了不同蚀坑下裂纹损伤演化规律以及微裂纹拓展特性，为老龄海底管道结构安全评估与寿命管理提供了关键技术支撑。相关研究成果于近日发表在国际期刊《管道科学与工程学报》上。
老龄海底油气管道长期处于复杂的海洋环境载荷作用下，会普遍出现不同程度的腐蚀坑和微裂纹等结构损伤。这些局部缺陷改变了管体表面应力分布，极易引发应力集中，从而降低其极限强度，严重威胁海底油气管道的安全运行及周边生态环境。
腐蚀疲劳损伤往往首先出现在腐蚀坑附近，但由于应力集中效应和应力梯度的差异，坑面、坑肩与坑底等不同位置的损伤分布存在显著区别。针对这一问题，研究团队提出了新设想：能否构建一个从腐蚀坑萌生到裂纹扩展全过程的老龄管道损伤演化模型？
基于这一思路，团队构建了多个不同腐蚀坑大小的海底管道数值模型，系统研究了不同腐蚀坑尺寸、位置、双坑团聚度、坑间距及非均质群坑相互作用等影响因素对腐蚀疲劳裂纹萌生寿命和扩展路径的影响，揭示了管道在腐蚀疲劳作用下从损伤产生、裂纹扩展直至失效的全过程演化行为。
含腐蚀缺陷管道物理模型示意图
研究结果显示，单一腐蚀缺陷管道的损伤初期主要集中在以腐蚀坑为中心的区域，形成明显的外扩形损伤带，随着腐蚀坑深度的增加，裂纹萌生位置由坑底逐渐转移至坑肩区域。此外，腐蚀坑间重合导致应力集中效应叠加，尤其是在中心腐蚀坑坑肩和底部区域应力水平较高，是裂纹萌生扩展的主要区域。
不同轴向蚀坑坑间系数下损伤分布示意图
“本研究为老龄海底油气管道腐蚀疲劳损伤行为分析提供了新思路。”论文作者韩子月表示，团队未来将进一步考虑氢脆等因素，深入开展老龄海底管道损伤状态演化与寿命管理研究，为我国老龄海底管道安全运行和风险管控提供更坚实的科学依据。
起点新闻记者李卓然通讯员肖雯雯
审核康乐群辛超
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