摘要：[目的]CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage)技术对实现“碳中和”战略目标具有至关重要的作用,而管道输送作为CCUS产业链的关键环节,面临的主要挑战之一是密相CO_(2)管道延性裂纹止裂问题。[方法]从裂纹止裂控制机理出发,深入调研了巴特尔双曲线(Battelle Two-Curve, BTC)方法的研究进展,并剖析了其应用于天然气管道止裂控制的技术现状及局限性。针对裂纹止裂韧性BTC修正方法,从夏比冲击吸收能量、落锤吸收能量及裂纹尖端张开角3个角度进行评述,根据密相CO_(2)的特性,探究了BTC方法应用于CO_(2)管道止裂韧性计算的可行性。[结果]借鉴应用于天然气管道止裂控制的BTC修正方法,基于管道裂纹动态延性扩展止裂设计判据中的速度判据,从驱动力与阻力两个方面,提出了BTC应用于CO_(2)管道裂纹止裂控制的修正方法。CO_(2)管道全尺寸爆破试验是目前确定密相CO_(2)管道止裂韧性最有效的方法,根据前人研究中CO_(2)管道全尺寸爆破试验数据,提出了BTC方法的修正系数范围,为CO_(2)管道的安全运行、CCUS技术的规模化应用提供了参考依据。[结论]利用BTC修正方法计算密相CO_(2)管道止裂韧性的研究尚处于起步阶段,虽然基于CO_(2)管道全尺寸爆破试验数据得到了BTC方法的修正系数,但可供参考的试验数据较少且适用范围有限,今后可以进一步结合数值模拟研究,提出更有效的修正方法。

摘要：针对密相/超临界CO_(2)管道止裂韧性预测是研究的热点和难点,且已有的止裂韧性预测模型尚不能准确预测密相/超临界CO_(2)管道的止裂韧性等问题,对现有模型进行对比分析。介绍了目前常用的BTC修正、DNV F104-2021以及ISO 27913—2016方法,同时采用此3种方法分别计算了外径323.9 mm密相/超临界CO_(2)管道止裂韧性,并对比分析计算结果。结果表明,现有的模型和计算方法都存在着数据不足、精准度较低的缺点,目前无法推荐特定的分析模型来评估密相/超临界CO_(2)管道中的延性裂纹扩展。DNV F104方法基于现有全部CO_(2)管道全尺寸爆破试验数据,其计算结果相对较为保守,对后续开展全尺寸试验的指导性更强。研究结果可为小口径密相/超临界CO_(2)管道的全尺寸爆破试验设计提供理论依据。

摘要：为了研究密相/超临界CO_(2)输送管道的止裂性能,以密相/超临界CO_(2)长输管道断裂控制为研究目标,针对实际工况,基于GERG-2008状态方程、BTC双曲线模型和X65管道,计算分析了燃烧后捕获、燃烧前捕获和富氧燃烧捕获三种捕获方式下CO_(2)气质组分、初始温度、初始压力、管径和设计系数等对压力温度(P-T)状态、减压波曲线、止裂韧性的影响。结果发现,杂质组分的增加以及提高初始温度、增大管径、增大设计系数会导致密相/超临界CO_(2)输送管道止裂韧性增加;而提高初始压力会导致密相/超临界CO_(2)输送管道止裂韧性降低;燃烧后捕获产生的CO_(2)混合物输送管道所需的止裂韧性最小,富氧燃烧捕获产生的CO_(2)混合物输送管道所需的止裂韧性最高。该结果可为CO_(2)管道设计和工程应用提供理论依据。

摘要：CCUS(CO_(2)捕集、利用与封存)作为一种应对全球气候变暖的关键技术,已得到国际社会的广泛认可与重视,而CO_(2)的管道运输是该技术的关键环节。为应对管输CO_(2)存在的工质泄漏的安全问题,开展CO_(2)管道止裂韧性研究已成为热点。结合国内外超临界CO_(2)管道止裂韧性研究的相关文献,总结分析了管道止裂原理,梳理了相关止裂方法,针对当今应用最为广泛的方法——Battelle双曲线法进行归纳分析,依次介绍管内介质减压波和管道裂纹扩展相关研究,并对这两部分内容分别从理论和实验两方面综述。同时,对CO_(2)管道设计规范和标准进行了总结分析。对CO_(2)管道减压波和管道裂纹扩展两方面亟需解决的科学问题进行了说明,对未来开展的研究内容进行了展望,以期为中国CO_(2)管道安全运输提供合理建议,填补CCUS技术空缺。

摘要：针对大型集装箱船用85 mm和90 mm高强度EH40和EH47厚钢板,结合最大设计应力和不同止裂韧性值对应的温度,开展了等温型双重拉伸试验,以验证止裂韧性技术指标值(板厚>80 mm时-10℃下止裂韧性Kca≥8 000 N/mm^(3/2))的有效性。结果表明,对于试验用高强度厚钢板,在-10℃、K_(ca)=8 000 N/mm^(3/2)条件下,钢板能够止裂,技术指标值有效。

摘要：在中俄东线天然气管道工程中采用高钢级(X80钢级)、大口径(外径为1 422 mm)的管道进行高压输送(压力为12MPa)可以有效增加天然气输送量,满足我国能源战略的需要。然而随着钢级、输送压力、管径及设计系数的不断提高,管道的延性断裂成为断裂的主要方式,止裂控制便成为研究的重点。为此,对止裂韧性计算的主要方法 Battelle双曲线(BTC)方法以及断裂阻力曲线和减压波曲线进行了深入研究,明确了BTC方法的原理及其适用范围,同时分析了BTC方法应用于高强度、高韧性管线钢时所存在的问题,给出了目前国际上针对BTC计算结果常用的修正方法。回顾了俄罗斯Bovanenkovo-Ukhta外径为1 422 mm X80管道断裂的控制方案,针对中俄东线管道的设计参数,对BTC计算结果进行了修正,进而制订出符合中俄东线天然气管道安全要求的止裂韧性值(245 J)。

摘要：提高管线钢强度级别和管道输送压力是天然气输送管道的发展趋势,是输气管道技术进步的重要标志。近年来,我国管道企业和相关科研院所联合攻关,取得了一批关键技术成果,使西气东输(为便于区别,以下称为西气东输一线)和西气东输二线等国家重点管道工程的设计压力和钢管强度级别达到或领先于同时期的国际水平。这些成果包括:①研制了X70、X80钢级高性能管线钢及焊管、管件;②突破国际上螺旋缝埋弧焊管的使用禁区,确立了具有中国特色的"大口径高压输送主干线螺旋缝埋弧焊管与直缝埋弧焊管联合使用"的技术路线;③在国内首次研究了高压输气管道动态断裂与止裂问题,分别采用Battelle简化公式和Battelle双曲线法预测了西气东输一线和西气东输二线等管道延性断裂的止裂韧性;④在国内首次研究了油气管道基于应变的设计方法,解决了该设计方法及抗大变形管线钢管在强震区和活动断层管段应用的技术难题;⑤研究解决了高强度焊管的腐蚀控制和应变时效控制技术等。上述成果对降低输气管道建设成本、保障管道运行安全具有重要意义。

摘要：韧性的设计和预测是油气管线设计的重要内容。基于油气管线脆性断裂的防止、裂纹起裂阻力的优化和延性断裂扩展的控制,本研究对管线钢管的脆性断裂韧性、起裂韧性和延性断裂止裂韧性的设计和预测进行了分析和讨论。管线钢管的脆性断裂韧性设计以在最低运行温度下,DWTT试样85%SA作为设计和评定的标准;当进行起裂韧性设计和预测时,以最大理论临界裂纹尺寸的90%作为钢管所容忍的临界裂纹尺寸,临界裂纹尺寸所对应的韧性即为起裂韧性;天然气管道延性断裂止裂韧性设计的基本方法为Battlle双曲线方法及其简化公式。

摘要：密相/超临界CO_(2)管道止裂韧性预测是世界范围内研究的热点和难点问题,目前已有的止裂韧性预测模型尚不能准确预测密相/超临界CO_(2)管道的止裂韧性。超临界CO_(2)管道全尺寸爆破试验是确定超临界CO_(2)管道止裂韧性的最佳方法,目前全球范围内仅有11次超临界CO_(2)管道全尺寸爆破试验,国内尚属空白。从基本情况、试验工况和参数、试验目的和结果等几个主要方向细致分析、总结和对比现有CO_(2)管道全尺寸爆破试验,为后续国内CO_(2)管道全尺寸爆破试验的开展提供理论指导和数据支撑,为CO_(2)管道设计和工程应用提供有力的参考依据。

摘要：国内CO_(2)管道输送,特别是超临界/密相CO_(2)管道输送存在工程应用上的空白,也无关于管材选择和断裂控制方面的标准规范。通过对国外CO_(2)管道输送管材选择和断裂控制的标准规范、工程案例进行归纳和研究,超临界/密相CO_(2)管道材料选择与断裂控制有关,断裂控制主要考虑抗起裂优化、限制韧性断裂扩展的长度和预防脆性断裂扩展等要素。其与石油天然气管道相比,存在长的减压波平台,导致裂纹尖端压力无法释放,裂纹容易长程扩展;同时,目前没有有效的模型可以准确计算超临界/密相CO_(2)管道止裂韧性。通过减压波特性计算分析,管材在选择合适管型、壁厚的前提下,可通过自身韧性进行止裂;通过管材延性起裂、止裂、断裂的计算分析和综合评价,可得出管材在自身韧性止裂的条件下,应满足的最小起裂、止裂韧性指标;当管材满足韧性止裂指标时,可通过自身韧性进行止裂,且不会发生长距离的裂纹扩展。