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断裂力学可以简单地描述为研究材料的抗断裂性。1913年，英格利斯(C.E. Inglis)首先研究了这一概念，20世纪20年代，英国航空工程师格里菲斯(Griffith A. A.)扩展了这一研究。直到20世纪50年代，格里菲斯在断裂力学方面的工作才引起人们的注意，并被证明对理解由于裂缝的形成和扩展而导致的材料失效有极好的帮助。断裂力学的研究可以帮助优化任何管道项目的安全性和成本因素，选择合适的材料，以确保最小的环境影响和经济损失，特别是对穿过湿地和河口的天然气管道。
非开挖方法的断裂因子
非开挖施工方法如水平定向钻井(HDD)，水平螺旋钻(HAB)，顶管而且microtunneling使管道在拉管或推管过程中承受巨大的应变和应力。这可能导致管道破裂，如果管道不满足其将受到的应力量的标准要求;造成相当大的时间和金钱损失。地下管道也受到死载荷或活载荷的影响。管道材料的弹性在决定管道在这样的载荷下是否会失效方面起着重要的作用。对材料的实验室测试可以帮助确定哪种材料最适合管道调试后所处的特定土壤和负载条件。
| 免费下载:水平定向钻井过程的深入研究 |
断裂力学
有三个因素对断裂类型有显著影响，即温度、应变速率和应力状态。例如;在低温下易碎的材料在高温下可变为韧性材料，而在应变率稍提高时，韧性材料可表现为脆性材料。发生这种转变的温度称为韧脆转变温度。断裂可大致分为韧性断裂和脆性断裂。
韧性和脆性材料的断裂
在韧性材料中，由于应力的作用，裂纹尖端发生塑性变形，从而消耗能量，导致裂纹尖端钝化。这种能量消耗意味着可以用于裂纹扩展的能量更少。因此，韧性材料更能抵抗裂纹的扩展。在脆性材料中，裂纹尖端承载最大应力，而韧性材料的最大应力略高于裂纹尖端。当粘结在裂纹尖端断裂时，裂纹尖端的应力使裂纹打开，从而有助于裂纹的扩展。
断裂力学与非开挖安装“，
说到输送天然气，最经济的方法是通过管道输送。读为什么油气管道行业都盯上了HDD)。然而;从天然气源到客户的运输距离是相当大的。通常这些管道是由钢制成的，这些管道可能包含一些缺陷，要么是在制造过程中继承的，要么是材料中存在的微空洞，夹杂物，要么是在运输到现场的过程中，要么是超载。这些缺陷点可能会引发裂缝，裂缝可能会名义上增长，或者增长到导致管道破裂的程度。破裂的天然气管道会对环境造成危害，并可能导致严重的经济损失。
断裂导致的失效原因
天然气管道的故障可能只是泄漏或完全破裂。虽然这些失效大部分可以归咎于应力腐蚀开裂或腐蚀，其他原因可能是焊接缺陷、土壤移动、层理不当、地震、地滑等。有时重型机械，如挖掘机在一个地区作业也会造成地下管道的损坏。约90%的管道服务故障可归因于破裂起始位置的集中应力力或由于疲劳裂纹。当管道截面发生变化，如缺口的存在时，断裂强度也会减弱。(读基础设施防腐蚀方法)。
选择合适的管材
微隧道法、HDD法、HAB法及其他非开挖法用于铺设煤气、水或污水管道，特别是当管道要经过河流、湖沼及湖沼湿地、铁路路堤、繁忙道路等环境敏感地点时。这些方法非常好，因为它们对地表特征或移动交通造成的干扰很小，甚至没有影响。然而，这些管道将受到来自其上的土壤和水的顶部负载或来自移动负载(如交通)的影响。在设计安装管道的管道路线时，必须考虑到包括土壤类型在内的所有因素。断裂力学可以帮助设计者确定适合特定土壤类型和预期荷载的管道材料。
金宝搏188官网app网址断裂管道的非开挖修复
断裂的管道也可以用非开挖康复技术进行修复或更换金宝搏188官网app网址cured-in-place管，sliplining，管破裂，机械现场修复等。使用无损检测方法，如闭路电视(CCTV)摄像机和机器人检测的非开挖管道检查，可以检测和修复破裂的管道。这些非开挖方法的成本是有效的，因为它不需要挖掘;修理或更换可以从人孔进行。
非开挖安装用管道材料的试验
的美国测试与材料学会为进行物理和机械测试制定了许多准则，包括测试材料的适当程序。该材料测试指南使设计者和规划者能够选择适合特定项目的最佳管道材料，同时考虑到管道将运输什么。例如;ASTM E3039-16提供了一种测定钢管裂纹尖端打开角度的标准试验方法;ASTM C506-16b提供了钢筋混凝土拱涵、雨水沟和下水管道的标准规范;ASTM F1743-17提供了通过就地固化的热固性树脂管的就地拉装来修复现有管道和导管的标准操作规程。
非开挖安装安全工作规程
的职业安全与健康管理局(OSHA)就使用非开挖安装方法(例如HDD)进行管道安装，订定了许多安全指引。在进行地下钻探时，总有可能击中现有的公用管线。在规划阶段使用州公用事业定位系统和检查市政记录有助于防止相关事故的发生。为确保工人安全和保护环境敏感地区，职业安全管理局提供了指导方针，帮助承包商在规定的时间内，以符合成本效益的方式完成工程项目。
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