初始缺陷如何影响产品质量

管道在生产及安装过程中不可避免地会产生初始缺陷，这些初始缺陷主要反映为管道的初始椭圆度，内层PE管或外层PE管位置的偏心而造成管道壁厚的不均匀性等。内外PE层的位置偏心可以通过厚度偏心率E0来反映，其计算公式如下所示：

式中　tmax、tmin——最大壁厚值和最小壁厚值。

考虑到外部压力是直接作用在外层PE管上的，这里仅分析了外层PE管位置偏心的影响。假设管道有一个初始椭圆度，外层管的偏心可能发生在截面不同方向上。选取椭圆的两个主轴（长轴和短轴）作为偏心方向，放大SSRTP截面，并夸大其外层PE管截面的偏心位置，如图2.19所示，这两种偏心情况下计算所得的结果如图2.20所示。

图2.19　外层PE管壁厚的偏心情况

从图2.20可以看出，当管道的初始椭圆度为0.5%时，外层PE管壁厚偏心的方向对管道屈曲外压的影响很小。沿椭圆长轴方向的偏心和沿短轴方向的偏心所得出的曲线几乎完全一样，该现象与外层PE管在不同壁厚偏心率下所得出的结果规律相同，如图2.21所示。当E0值取为0、10%、20%时，得出的管道屈曲外压值分别为3.759 MPa、3.760 MPa、3.761 MPa，这进一步说明了管道的外层PE管偏心对其极限抗外压强度的影响非常小，当该缺陷不大时其影响可以忽略不计。(www.xing528.com)

图2.20　壁厚不同偏心方向压力-椭圆度关系图

图2.21　初始壁厚偏心率压力-椭圆度曲线图

管道初始椭圆度也是影响管屈曲压力的一个重要因素。为了研究该因素对SSRTP屈曲响应的影响，选取三组初始椭圆度值（0.5%、0.75%、1.08%）模拟管道在外压作用下的力学响应，其结果如图2.22所示。从图中可以看出，总体而言，管道的初始椭圆度越大，其极限抗外压能力越小，对应极限状态下的椭圆度越大。当初始椭圆度从0.5%增加到1.08%时，其屈曲外压从3.756 MPa下降到3.328 MPa，抗外压能力降低了11.4%，因此管道的初始椭圆度对其抗外压强度的影响不容忽略。

图2.22　不同初始椭圆度下管道的屈曲外压与在极限状态下椭圆度关系图