发明了基于氢脆理论的裂纹生长模型和程序雏形，该方法包括：通过理论推导，建立基于管道 应力强度变化、氢势能、氢扩散性和管道工作环境的裂纹生长预测公式；利用模型和现有试验数据 拟合，修正参数，提高模型精度；将理论模型编写为 C 语言代码，实现管输压力大数据处理，和管 道寿命的预测。本发明基于氢脆裂纹生长模型，模型理论扎实，预测准确，解决了环境条件如温度 对于管道寿命影响的不可预测性，对于管道完整性管理和风险评价意义重大。

       技术特点及技术指标：

       1、第一方面，提供了基于氢扩散动力学的管道剩余寿命预测方法；第二方面，提供了基于氢扩 散动力学的管道剩余寿命预测系统；第三方面,  提供了管道特征交变载荷的识别方法。

       2 、对输氢管道、长输埋地管道的裂纹生长预测误差达到 10%以内，高于国内现有的完整管理 模型，预测精度与加拿大 Transcanada 等公司应用的模型持平。

 

(a) X100中实验数据与模拟预测值对比   (b) X65钢中实验数据与预测值对比

 

 

(c) X52钢中实验数据与预测值对比      (d) X90钢中的氢脆温度阈值现象

(e)  加载频率对空气中、充氢环境下裂纹生长速率的影响

 

       应用领域：

       负 责 人 作 为 主 要 参 与 人 参 与 了氢致 开裂 预 测 软件 Pipe-online   的 开 发 ， 此 软 件 已被 TransCanada、Enbridge  等国际知名管道公司广泛应用，并于 2015  年获得加拿大政府、加拿大多个 管线钢公司以及国际管道协会 PRCI  的持续滚动支持，共计 210  万加元（合计人民币约 1050  万 元）。本成果针对输氢和掺氢输送管道以及石油与天然气长输管线的完整性管理，应用前景广阔。为 氢能的稳定高效输送保驾护航，是对国家双碳产业战略的有力支撑。

       投入需求：

       需要实验场地 50m2，资金投入 100 万，开展高压渗氢疲劳断裂实验，针对不同的输氢分压和管 材提出模型的修正参数，提高模型的适用性。

       专利授权及申请情况：

       1、国家发明专利：基于氢扩散动力学的管道剩余寿命预测方法及系统（实审）

       2、国家发明专利：基于氢扩散动力学的管道氢脆温度阈值预测方法和应用（实审）

       3、国家发明专利： 高压氢气环境下材料抗氢脆性能及寿命测试实验系统（实审）

       成果受资助及获奖情况：

       1 、国家自然科学基金委员会,  青年科学基金项目, 52004323,  基于微纳尺度失效的 X80  钢氢脆断裂机理及裂纹扩展预测模型研究, 2021-01-01  至 2023-12-31, 24  万 元,  在研,  主持

       2 、山东省自然科学基金,  博士基金, ZR2019BEE006,  管线钢穿晶、沿晶断裂机理 的分子动力学研究和管道裂纹扩展速率量化, 2019-07  至 2022-06,  5  万元,  在研, 主持

       3 、中国石油大学（华东）,  自主创新科研计划项目（理工科）, 18CX02175A,  基于 分子动力学模拟的管道氢致开裂微观机理研究, 2018-01  至 2021-12,  13  万元,  结 题,  主持

       4、青岛市科技局,  青岛市博士后交流人员应用研究项目, BY20170214,  基于分子动 力学模拟的管道氢脆研究和油气管线寿命预测软件生成, 2017-07  至 2019-07, 5 万 元,  结题,  主持

       5 、中国博士后基金,  面上项目, 2017M622316,  基于分子动力学模拟的管道氢脆研 究和寿命预测, 2017-07  至 2019-07, 5 万元,  结题,  主持

       6、安全科技进步奖，二等奖，复杂因素下埋地油气管道腐蚀致因、致灾评估与防 控关键技术，2021。

       技术成熟程度： 已在产业中应用

       拟合作方式： ☑技术许可