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悬浮气体管道腐蚀缺陷处机械-电化学相互作用模型及失效压力预测( Modeling of mechano-electrochemical interaction at a corrosion defect on a suspended gas pipeline and the failure pressure prediction )
G Qin YF Cheng
悬浮效应对腐蚀管道的完整性和安全性构成较大威胁。本文建立了一个基于有限元的多物理场耦合模型，用于确定X100钢管外腐蚀缺陷处的机械-电化学相互作用，并预测其破坏压力。通过理论计算对模型进行了验证。确定了缺陷位置、缺陷几何形状、悬挂长度和管道埋深等参数对管道的影响。结果表明，腐蚀缺陷处的M-E效应通常使应力集中和阳极电流密度（即腐蚀速率）增加，降低了管道的失效压力。当管道处于悬吊状态时，效果更加明显。腐蚀缺陷处的应力和阳极电流密度都与缺陷的几何形状有关，尤其是缺陷的深度。当埋深达到管壁厚度的40%时，von Mises应力超过钢的屈服应力，引起局部塑性变形。存在一个临界缺陷长度（D为管材外径，t为管材壁厚），低于该长度时，腐蚀缺陷处的von Mises应力和阳极电流密度随缺陷长度的增加而增大。当缺陷长度超过临界值时，效果不明显。增大管道的悬浮长度，会提高腐蚀缺陷处的局部应力和阳极电流密度，降低管道的失效压力。确定了管道的临界埋深，超过该埋深，管道的破坏压力随埋深的增加而迅速减小。埋深小于2.5m时，影响不大。腐蚀缺陷在管道上的位置对局部应力、阳极电流密度和失效压力的影响在一定程度上是不明显的，在对悬空管道进行缺陷评定时可以忽略不计。
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