中国安全科学学报

作者：马舒琪, 刘鑫泉, 吕淑然

单位：首都经济贸易大学 管理工程学院,北京 100070

关键词：热力管道,应力集中,土壤参数,腐蚀疲劳,疲劳裂纹萌生寿命

为解决埋地热力管道设计、使用及维护过程中外表面蚀坑腐蚀疲劳裂纹萌生寿命难以预测的问题,采用有限元方法探讨蚀坑形貌、缺陷间相互作用及轴向载荷对最大应力集中系数的影响,提出Kt经验公式,并建立土壤腐蚀下热力管道疲劳裂纹萌生寿命预测方法,以北京市某运行管道为例,验证该方法的科学性和有效性。结果表明:蚀坑深度增大10倍,Kt提高2.84倍,周向宽度减小10倍,Kt提高4.75倍,a/c>0.6、b/c<0.6深窄缺陷对Kt提高效应更强,裂纹萌生寿命更短;缺陷间距d=0时,Kt达单缺陷效应的1.03倍;缺陷间距越小相互作用效应越强,裂纹萌生寿命越低,随缺陷间距减小,深窄蚀坑寿命降幅达0.12倍,浅宽蚀坑对缺陷间距更敏感,裂纹萌生寿命降幅达0.83倍;低土壤电阻率、低pH值及高温下,裂纹可在20 a内萌生,浅宽蚀坑裂纹萌生寿命对土壤参数更敏感;与仅受内压载荷工况相比,20 MPa轴向压载荷显著降低裂纹萌生寿命0.74倍;20 MPa轴向拉载荷增大至50 MPa引起的裂纹萌生寿命降幅更大,为0.82倍。

来源：2026年第2期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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