Study on the ultimate bearing capacity of high steel grade elbow with trench defects

ZHANG Tao; ZHANG Ying; ZHAO Pengcheng; WANG Jiayin; HE Zhanyou; SONG Peilin

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.06.015

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Study on the ultimate bearing capacity of high steel grade elbow with trench defects

·Experimental Research·Testing Technology· | 更新时间：2025-06-09

- Study on the ultimate bearing capacity of high steel grade elbow with trench defects
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 6, Pages: 124-131(2025)
- 作者机构：
  
  1.常州大学安全科学与工程学院，常州 213164
  2.青岛青港通达能源有限公司，青岛 266555
  3.长庆油田分公司油气工艺研究院，西安 710018
- 作者简介：
  
  ZHANG Ying, E-mail: aezy163@163.com
- 基金信息：
  
  CNPC-Changzhou University Innovation Consortium Science and Technology Cooperation project(KYZ22020129);Jiangsu Province Graduate Student Practice Innovation Plan Project(SJCX23_1584)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.06.015
  CLC： TE832
- Received：20 October 2023，
  
  Revised：06 December 2023，
  
  Published：15 June 2025
- 稿件说明：
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张涛，张颖，赵鹏程，等. 含沟槽缺陷高钢级弯管的极限承载能力研究［J］. 机械强度，2025，47（6）：124-131.

ZHANG Tao，ZHANG Ying，ZHAO Pengcheng，et al. Study on the ultimate bearing capacity of high steel grade elbow with trench defects［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（6）：124-131.
张涛，张颖，赵鹏程，等. 含沟槽缺陷高钢级弯管的极限承载能力研究［J］. 机械强度，2025，47（6）：124-131. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.06.015.

ZHANG Tao，ZHANG Ying，ZHAO Pengcheng，et al. Study on the ultimate bearing capacity of high steel grade elbow with trench defects［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（6）：124-131. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.06.015.

摘要

弯管是油气管道中的重要组成部分，其受力状态和介质流动状态相较于直管更为复杂，一旦在弯头处产生缺陷，弯管更容易发生失效。高钢级管道是长距离油气管道建设的发展趋势，所以急需开展对高钢级弯管剩余强度评价的工作。以含沟槽缺陷的高钢级弯管作为研究对象，通过建立有限元模型，研究缺陷尺寸、相对位置、弯曲半径、管道参数及管材性能对弯管极限内压的影响规律，最后建立含沟槽缺陷高钢级弯管的极限内压预测公式。研究结果表明，随着缺陷长度和缺陷深度的增加，弯管的极限内压明显降低；沟槽缺陷位于弯管的内拱处时对极限内压影响最大；弯曲半径、管径壁厚及管材都会对弯管极限内压产生影响；误差分析显示拟合所得到的预测公式精度较高，该公式可为含沟槽缺陷高钢级弯管的剩余强度评价提供依据。

Abstract

Elbows are an important component of oil and gas pipelines. The force state and the medium flow state are more complex than that of the straight pipe. Once the defect occurs at the elbow

the elbow pipe is more prone to fail. The high steel grade pipeline is the development trend of the long distance oil and gas pipeline construction

and it is urgent to evaluate the residual strength of the high steel grade bending pipe. Through the establishment of the finite element model

the defect size

relative position

bending radius

pipe parameters and pipe performance influence were studied on the ultimate internal pressure of the elbow

and finally the prediction formula of the bending was established. The results show that with the increase of defect length and defect depth

the ultimate internal pressure of the elbow is significantly reduced. The trench defect affects the ultimate internal pressure when the trench defect is located in the inner arch of the elbow. The bending radius

the wall thickness and the pipe material will affect the ultimate internal pressure. The error analysis shows that the prediction formula is more accurate

which can provide the basis for the residual strength evaluation of high steel grade elbows with trench defects.

关键词

Keywords

references

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