输气管道站场应力分析

为确保管道在安装、试压、运行条件下安全,管道项目均应进行应力分析,以满足管道设计强度和柔性要求。文中以某输气管道工程输气站场为例,通过边界条件的简化处理并考虑埋地段与土壤的真实效应,在CAESARⅡ中建立了输气管道站场应力分析模型进行应力校核、清管工况应力分析。在安装工况、试压工况、运行工况以及清管工况条件下,站场应力模型满足应力校核需求,分析方法和结果也可以做为类似分析的参考。     

压力管道的工况分析及其对材料性能的要求

针对压力管道在安装和使用中具有复杂性和特殊性的特点,对压力管道可能遇到的不同的工况条件进行了详细的分析,并据此提出了压力管道对所选用材料性能的一些特殊要求.结合典型压力管道的选材分析,分别以高温管道和低温管道为例,说明为保证装置的安全、稳定、可靠和长周期运行,压力管道在选材时需考虑的因素.同时,指出在选材时必须坚持的原则,具有一定的实际工程意义.     

天然气站场管道应力分析

文中以西气东输二线库米什压气站为例,运用CAESARⅡ有限元分析软件对压气站管道进行静态分析及动态分析。其中,静态分析校核了管道模型在持续工况及膨胀工况下的节点应力,并计算出压缩机进出口管道在操作工况下的位移和约束力。由校核结果可知,管道系统应力均在许用范围内,最大应力节点为压缩机出口管线的放空阀处。动态分析求解了管道的前5阶固有频率,并针对固有频率较低的位置,提出了相应的措施,最终将管道的固有频率提高到11.277 Hz,使管道的振动控制在合理范围内。     

内压对管道系统柔性分析的影响

针对在进行管道应力分析时忽略内压对管道系统柔性的影响,文中对承受内压的管道的轴向伸长进行了推导分析,并结合ASME B31规范说明内压对弯管柔性系数和应力增大系数的影响。结果表明:内压对管道轴向伸长的影响较大,对于壁厚一致的弯管,内压使弯管趋于张开;随着管径的增大和采用高强度钢,内压对弯管柔性系数和应力增大系数的影响增强。对于温度变化范围小的大直径、高强度管道(如长输管道),应考虑内压的影响。对于是否考虑内压对弯管柔性系数和应力增大系数的折减作用,应结合具体的操作工况确定。     

大管径附塔管道的非标支架设计

为了对大管径附塔管道进行承重支架设计,结合CAESAR II软件应力分析的结果,对承重支架的形式,横梁、斜撑的应力,以及横梁与斜撑间的夹角进行设计与计算,得出双支三角承重支架的计算方法,并得到结论:在正常操作工况及水压试验工况下,支架的横梁与斜撑的计算应力均应小于许用应力才符合设计要求,在支架所选用的型钢型号不变的情况下,增大横梁与斜撑间的夹角可增大支架的承载能力。     

输油站场清管系统应力分析

清管是输油管道重要的常规作业之一,是保证管线长期按照设计输量运行的重要保障。目前,对输油站场的清管系统在运行工况下的应力分析较少,特别是没有考虑由于清管器本身对管道所造成的冲击对管道应力分布的影响,所以有必要对输油站场清管工况下的管道进行应力分析。文中采用CAESAR Ⅱ软件对某输油站清管工况下管道系统进行应力分析,建立了清管器受力模型,通过编制VB程序计算了清管器的冲击产生的集中应力大小,并以假设清管器产生的冲击力最大的情况下得出整个管道的一、二次应力分布,找出了一、二次应力分布的关键点,并进行了校核,满足管道的强度要求,所用方法有利于更好地保证清管作业安全。     

集气站内单井管道应力分析与强度评估

集气站内单井管道结构比较复杂、输送流体涉及油气两相流且流体压力较高,容易出现应力超标问题,为确保其安全运行,有必要对集气站内单井管道进行应力分析与强度评估。集气站所辖单井管道较多且与放空、计量分离管道等相通,考虑对不同位置的支撑作用,提出了不同的设计方案。根据设计资料,使用CAESARⅡ软件对集气站内单井管道及相连管道进行应力分析,校核其埋地管道弯头处应力情况。通过对不同支撑方案的比选可见:3种管道设计方案的一次应力、二次应力均能够顺利通过校核,确定应力值最低、支撑结构受力更合理的方案为该集气站内单井管道的设计方案。     

高家花园复线桥0号块应力分析

大跨连续刚构桥梁0号块梁段的空间构造和受力比较复杂,全面分析其空间应力状态非常重要。文章以重庆市高家花园跨嘉陵江复线大桥为研究对象,利用有限元程序MidasFEA建立了该桥的0号块空间模型,并通过对该块件最大悬臂工况和最不利使用阶段工况下加载截面的荷载内力进行分析,得到了0号块应力分布特征,为类似桥梁的设计提供参考依据。     

山区输气管道应力降低方法研究

长输管道途经山区地段,由于管道落差较大,管道受集中应力影响,易发生失效破坏。采用阶梯型的敷管方式,可有效降低管道的应力值。使用CAESAR II软件对山区某低支架敷设的输气管道进行应力分析,得出采用阶梯型敷设的管道平均应力较沿斜坡直接敷设的管道低,且随阶数增多,平均应力有所降低,有效验证了阶梯型的敷管方式使山区大落差管道安全性增高。     

老旧热油管道的低输量安全运行技术

老旧原油管道低输量运行易进入不稳定工作区,存在较大的结蜡凝管和泄漏风险。文中通过分析某低输量不稳定运行管道的压力、温度和流量变化,采取具体应对措施,验证了提高输油温度、添加减阻剂、提高输油压力和启用反输等措施在消减老旧原油管道不稳定运行风险中的作用。最后总结了老旧管道低输量安全运行需要注意的事项和具体措施,建议把清管和反输纳入老旧热油管道的生产管理范畴,为老旧管道的安全平稳运行提供参考。     

碳纤维补强技术在油田金属管道中的应用

针对联合站内重要的管道发生腐蚀穿孔时,需要停产更换管道,施工周期长,影响单井产液量,并且施工过程中需要动火焊接,存在安全隐患的问题,介绍了碳纤维补强金属管道的技术原理,室内爆破试验验证了补强效果。现场试验表明：管道补强后承压大于10 MPa,能够满足工艺要求,恢复管道的承压能力。试验结果表明碳纤维复合材料是一种可靠的管道修复材料。碳纤维补强技术可实现管道不停产、带温、带压在线修复,适合于位置重要、不能轻易停产的管道修复。     

管系应力计算在工业管道检验检测中的应用

在工业管道的检验过程中，采用商业化管系应力计算分析软件，对管道系统的整体应力状况进行分析，确定出应力载荷较大的危险点，有助于检验人员发现应力腐蚀开裂等缺陷，保障不停输全面检验的准确性和可靠性。文中介绍了一个成功的应用案例，该案例中发现了几处典型超标缺陷，说明在工业管道检验检测时，与管系应力计算有机结合，有助于检验人员找出危险管段，提高了检验的有效性与针对性。最后还提出了开展基于管系应力分析的工业管道检验检测的几个步骤与注意事项。     

错边对压力管道焊接接头应力集中影响的研究

采用有限元软件ANSYS9.0,针对压力管道焊接接头出现的不同位置、不同尺寸条件下的错边缺陷,研究它们对焊接接头应力集中程度的影响,为压力管道的安全评定提供可靠的力学依据。计算结果表明:压力管道焊接接头的应力集中不仅随着错边量的增大而增加,并且同尺寸的错边引起的应力集中,纵缝较环缝更明显。此外,还探讨了降低接头处焊缝金属的坡度,减小此处应力集中的可行性。     

基于有限元法的天然气管道隧道清管冲击分析

川气东送管线隧道段众多,过大的冲击载荷将会破坏隧道固定墩的固定作用。为了研究清管器在隧道段中对管道的冲击和其运动规律,结合流体动力学理论,采用ABAQUS有限元分析软件建立了清管器在管道中的冲击模型,模拟分析了清管作业过程中清管器速度与管道输送压力对管道应力与加速度等参数的影响及变化规律。分析结果表明：管道输送压力对管道应力的影响最大,清管器速度、清管器种类对隧道段管道的应力也有影响。     

基于Fluent的空冷器管道系统流体均配研究

为了研究空冷器管道系统的流体均配问题,引入多孔介质模型,应用Fluent对空冷器的管道系统进行了数值模拟研究。结果表明:空冷器的压降越大,管道系统的流体分配越均匀;分流集合管与汇流集合管中的压力分布在一定程度上决定了管道系统的流体分配;分流集合管与汇流集合管中流体的流动方向相反有利于管道系统的流体均配,当二者的流体流动方向相同时,沿流动方向各支管流量依次增加。管道系统结构优化后,流体分配更均。     

大口径高钢级薄壁油气管道封堵系统的改造与应用

随着高钢级管道应用日益广泛,同等压力的壁厚也变得越来越薄,管道内径增大,原有的管道封堵系统无法实现封堵密封。为了解决该问题,采用结构优化分析和现场应用验证等方法,对原有封堵头和三通等进行适应性改造、试验和工程应用。结果表明:封堵系统的改造能够重复利用原有封堵三通和封堵头,满足薄壁油气管道的开孔封堵作业和工程应用并且降低了工程成本。     

一种新型管道机械接头密封分析

随着海洋石油事业的发展,尤其是在役多年的石油平台工艺管道长时间受腐蚀介质和海洋环境的影响容易发生泄漏,传统的管道焊接技术由于需要动火作业,在已投产的石油平台管道维修方面受油气易燃易爆等各种因素的制约,不适应海洋平台管道维修快速、环保、经济等新要求。文中利用ANSYS有限元软件对传统机械接头的结构进行优化分析,开发出一种新型管道机械连接接头。此种接头具有耐高压、耐腐蚀、节能、安全、安装快捷等显著优点,特别适用于海洋石油平台工艺管道的快速维修。着重分析了新型管道机械接头的基本结构、连接机理及影响其密封性能的主要因素,分析结果显示此种连接可靠。     

保温材料保温敏感性分析

在压力容器及压力管道保温层厚度的设计中,准确知道各保温影响因素对保温效果的影响,综合考虑各影响因素,合理确定保温层厚度是一大难题。目前,关于保温影响因素对保温性能影响研究很少涉及。文中研究压力容器及压力管道的传热机理,通过建立有限元数学模型,模拟保温材料在不同环境温度、黑度、保温层厚度、对流换热系数等影响因子下的传热状况,得出了各参数对保温效果影响的敏感性,为保温设备保温层设计提供了科学指导。     

应用CAESARⅡ软件优化减压转油线的配管设计

针对常减压蒸馏装置配管设计实例中的2种减压转油线布置方案,利用管道应力分析软件CAESARⅡ,进行了2种转;占线布置方案的管系应力分析。对比两种布置方案的管道应力和加热炉管嘴受力情况,分析两种布置方案增加管系柔性的难度,选出其中柔性较好的配管方案,从而获得了较优的减压转油线的配管设计方案。