超高压井口设备壳体基于断裂力学的安全评价研究

作     者：史君林 张强 练章华 万智勇 施太和 SHI Junlin;ZHANG Qiang;LIAN Zhanghua;WAN Zhiyong;SHI Taihe

作者机构：四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000 西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室成都610500 西南石油大学机电工程学院成都610500 

基　　金：国家自然科学基金项目(52204015) 四川省自然科学基金项目(2023NSFSC0920) 四川轻化工大学科研创新团队计划项目(SUSE652A004) 

出 版 物：《安全与环境学报》 (Journal of Safety and Environment)

年 卷 期：2025年第25卷第2期

页      码：435-446页

摘      要：随着油气井开发向深层和超深层迈进,井口设备的压力逐渐超过现有美国石油协会(American Petroleum Institute,API)标准的140 MPa,迫切需要开发175 MPa级别的设备。然而,关于超高压井口设备尚缺乏采用断裂力学进行疲劳安全评价的基础性研究。基于ASMEⅧ-3标准,以API 6BX法兰颈部为例,运用断裂力学和失效评估图技术,对现有结构进行了安全评价分析,得出不同条件下临界裂纹尺寸和疲劳寿命等数据。同时,对急需开发的新一代175 MPa法兰颈部,从材料的断裂韧性、材料强度和结构尺寸等方面进行了探讨。结果表明,超高压设备必须采用断裂力学方法进行疲劳分析,提高材料韧性可以增强结构的抗疲劳性能。在弹塑性设计强度满足要求的前提下,从断裂力学角度不建议提高材料的强度和结构厚度。研究为超高压容器井口装置壳体的设计和安全评估提供了理论依据和方法。

主 题 词：安全工程 超高压 断裂力学 疲劳寿命评估 失效评估图 断裂韧性 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 08[工学] 0837[0837] 082002[082002] 

核心收录：

D　O　I：10.13637/j.issn.1009-6094.2024.1289

馆 藏 号：203157131...