机械工程学报

作者：王鹏, 周均元, 李宏伟, 向治宇

单位：1. 中国石油集团工程材料研究院有限公司石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室西安 710077;2. 陕西省高性能精确成形技术与装备重点实验室 西安 710072;3. 西北工业大学材料学院 西安 710072;4. 西北工业大学凝固技术国家重点实验室 西安 710072

关键词：包辛格效应,随动强化,循环载荷,油管特殊螺纹连接；

基金：中国石油集团科学研究与技术开发(2020B-4020)和国家自然科学基金面上(51675433)资助项目。

用于高温高压深井的油管特殊螺纹连接受到包括轴向拉伸-压缩和径向内-外压的复杂循环载荷作用。复杂循环载荷会造成油管特殊螺纹在连接处出现局部的弹塑性变形，加剧了油气泄漏问题导致的安全事故、资源浪费与环境污染等风险。因此，揭示复杂循环载荷条件对油管特殊螺纹连接变形的影响规律，已成为油气井工程领域亟须解决的热点问题。油管特殊螺纹连接马氏体型不锈钢在循环加载条件下表现出明显的拉压不对称屈服和包辛格效应，为此，建立考虑拉压不对称各向异性的Reduced Cazacu-Barlat J2-J3(J2-J3)屈服准则和考虑包辛格效应的Armstrong-Frederick(A-F)随动强化模型，对特殊螺纹连接在循环加载下的变形情况进行仿真分析。结果表明，内部压力是造成特殊螺纹接头出现高接触应力峰值和塑性形变积累的主要原因，油管内部循环压强造成的包辛格效应对于油管特殊螺纹连接变形产生较大影响；轴向的拉伸压缩循环载荷仅驱动螺纹处局部出现塑性变形，包辛格效应的影响不明显；前几周次循环加载中包辛格效应显著影响油管特殊螺纹连接的变形，但并未造成的密封接触强度显著下降，能够满足接头密封完整性要求。

来源：2022年第16期

《机械工程学报》期刊编辑部

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