Vorhersagemodell für die Ermüdungslebensdauer von Schweißnähten an Hochdruck-Wasserflutungs-Rohöltanks

Das Vorhersagemodell für die Ermüdungslebensdauer von Schweißnähten an Hochdruck-Wasserflutungs-Rohöltanks verwendet hauptsächlich die ‌Methode der strukturellen Spannung‌. Dabei werden die tatsächlichen Spannungen durch die Berechnung der Kräfte/Momente an den Schweißknoten ermittelt und die Lebensdauer in Kombination mit der SN-Kurve und der linearen Miner-Schadensakkumulationstheorie bewertet. Zu den wichtigsten Parametern gehören Schweißeigenspannungen (verfahrensbedingt), Spannungskonzentrationsfaktoren (eine Erhöhung um 0,1 reduziert die Lebensdauer um 15-20 %) und Umwelteinflüsse durch Korrosion (die Lebensdauer in stark korrosiven Umgebungen beträgt nur 1/3 der normalen Lebensdauer).

In der praktischen Anwendung müssen dynamische Lastübertragungswege und Materialermüdung berücksichtigt werden, wie das Beispiel von Tiefsee-Öl- und Gasanlagen zeigt. Das Modell quantifiziert den Einfluss der Spannungsamplitude mithilfe von S-N-Kurven (einschließlich Sicherheitsfaktor) und integriert Faktoren wie Eigenspannungen und geometrische Diskontinuitäten. Die Fehler werden innerhalb von 15 % gehalten.

Technische Schwierigkeiten bestehen in: 1) Abweichungen der Schweißparameter bei unterschiedlichen Materialien müssen ≤ 5 % betragen; 2) Korrosionsumgebungen erfordern beschleunigte Testkorrekturen; 3) Unter mehrachsiger Beanspruchung müssen bruchmechanische Modelle eingeführt werden. Nach der Anwendung dieses Modells auf einen 100.000 m³-Tank betrug die Abweichung zwischen der vorhergesagten und der tatsächlich gemessenen Lebensdauer