Page 87 - 理化检验-物理分册2025年第一期

代绪成，等：海洋石油工程行业应变时效试验技术现状

度）参数进行应变时效试验。卷管径厚比为20~30 4 海洋石油工程行业应变时效试验技术
时进行原材料应变时效（应变量为5%），卷管径厚比 现状
小于20时进行工程应变时效试验（根据实际卷管参
根据国内外钢产品标准技术要求和项目技术要
数获得相应的应变量）。
求，以及笔者单位近几年的应变时效检测情况，应变
3.2 流花16-2FPSO单点建造项目
时效验证工作主要以工程应变实现试验验证为主，
项目总包方为SBM Offshore，主要为“海洋石
其原因在于工程应变时效试验紧贴项目实际需要，
油119”FPSO内转塔系泊系统建造，为我国首次建
能更加直观有效地反映钢产品在项目中实际发生的
造集成的世界上技术最复杂、集成精度最高的单点
应变时效情况，检测结果具有较强的针对性和指向
系泊系统之一 [11] 。单点系统生产制造主要采用BV
性，易受业主和第三方的认可。
系列标准规范，其中海上石油平台安装建造标准BV
工程应变时效试验虽能真实反映钢材在工程项
NR426《海上钢结构构筑物和安装建造规范》要求
目实施过程中应变时效的实际情况，但因现场施工
冷成型所用钢材应开展应变时效试验。
条件所限，依然存在以下弊端：一是工程应变时效试
该项目不同于以往常规海洋石油工程项目，冷
验涉及卷管、焊接和加热等大型作业，试验成本高、
成型卷管主要用于立管护管（见图2）。立管护管不
周期长；二是采用现场电加热片加热，温度不易精确
同于常规的结构管，管段在预制阶段分段较小，总装
控制，对试验结果影响大；三是工程应变时效试验方
过程中分段焊接相对较为密集。立管护管在焊接总
法中对试样的取样要求不明确，如冲击试样取样位
装完成后，部分护管还需要按照规定的曲率进行整
置、V型缺口方向等无具体规定。
管冷弯。根据应变时效产生原理，该结构会产生较 针对工程应变时效试验存在的局限性，GS EP
强的应变时效现象，故在该项目中开展了大量的工
STR 201和BV NR426等标准提出采用实验室模拟应
程应变时效试验验证工作。
变时效试验技术进行替代，并对卷管形成的应变量给
出简化计算公式，计算公式分别如式（1）~（2）所示。
T
ε= （1）
D
p
T
ε= （2）
r
2+T
0
式中： ε 为最大线应变； T为钢板厚度； D p 为卷管后
钢板中心厚度对应的直径； r 0 为卷管的内径。
式（1）和（2）的分析推导过程在标准中均未详
细给出，但根据式（1）列出厚度中心层参数，极有可
能是在基于应变中性层和厚度中心层位置一致的前
图 2 立管护管示意 提条件下进行理论推导。假设应变中心层为厚度中
3.3 其他项目 心层时，进行简单的反向推导，其公式推导过程如下
道达尔公司作为全球知名的石油化工企业，自 所述。
身制定了非常完善和全面的企业标准，其中材料标 线应变量为
准GS EP STR 201 Materials for Offshore Steel Structures
中明确规定材料在冷成型或热成型过程中，其应变 （3）
量预计大于相应规定值（冷成型为 4%，热成型为
5%）时应开展应变时效试验。该标准对应变量计 式中： R 外为管外径； R p 为应变中性层半径； t为距离
算、应变时效试验方法、取样位置和验收标准均进 外表面任一位置。
行了详细的规定。其生产制造标准GS EP STR 301 当t=0时，卷管外表面处的线应变量最大。
Fabrication of Offshore Steel Structures对冷成型产品 最大线应变量为
试验也提出具体要求，无热处理的冷成型工艺应开 ε R 外 -R p （4）
展工程应变时效试验。 max = R p
75