超临界CO₂管道与天然气管道断裂行为

摘要

管道止裂控制的核心是其止裂韧性的预测，针对早期天然气管道建立的经典止裂预测方法对于超临界CO₂管道不再适用，揭示导致此现状的原因需理清二者断裂行为间的差异。对现有天然气管道裂纹动态扩展模拟方法进行修正，使其适用于超临界CO₂管道；基于爆破试验对修正后的超临界CO₂管道裂纹动态扩展模拟方法进行验证，借助经验证后的数值模拟方法对超临界CO₂管道与天然气管道裂纹扩展过程中管内压力分布规律、裂纹扩展长度、裂纹扩展速度等断裂行为进行系统对比。结果表明，两管道裂尖后压力分布差异是导致天然气管道止裂控制方法对超临界CO₂管道不再适用的主要原因，相较于天然气管道，超临界CO₂管道更不易止裂，断裂后果更为严重，揭示了超临界CO₂管道与天然气管道断裂行为差异。

关键词

CO₂管道 / 止裂控制 / 减压模型 / Gurson-Tvergaard-Needleman （GTN）模型 / 断裂行为