轴向长腐蚀管道极限承载力研究

腐蚀是引起海底管道破坏的重要原因之一,其中轴向长腐蚀是海底管道常见的腐蚀形式.文中采用非线性有限元方法,对轴向长腐蚀海底管道进行了内压荷载作用下的破坏机理的研究.并分析了腐蚀长度,腐蚀深度和腐蚀位置对海底管道失效压力的影响.根据有限元分析结果,回归得到适用于轴向腐蚀海底管道极限失效压力的计算公式,并与试验结果吻合较好,为长腐蚀海底管道的评估提供依据.     

腐蚀海底管道剩余强度的可靠性评估方法研究

针对常用腐蚀海底管道剩余强度评估方法的局限性,提出一套联合载荷作用下腐蚀海底管道剩余强度评估的方法,通过有限元分析联合载荷作用下腐蚀海底管道的剩余强度,考虑到腐蚀缺陷有关参数的不确定性,以腐蚀管道失效压力和腐蚀速率分析为基础,建立腐蚀管道可靠性极限状态方程,采用蒙特卡罗法计算腐蚀海底管道的失效概率.通过模型计算验证方法的可行性.     

基于非线性有限元法的海底管道剩余强度研究

考虑腐蚀海底管道材料非线性及几何非线性特点,基于塑性失效准则,采用非线性有限元法建立腐蚀海底管道剩余强度模型,以此预测腐蚀海底管道失效压力。基于非线性有限元法的计算结果,与失效压力准则法进行对比,分析腐蚀缺陷长度、深度、角度及腐蚀位置对失效压力的影响规律。     

海底管道腐蚀后的剩余强度评价

海底管道通常会因腐蚀而形成各种不同类型的缺陷,影响管道的承载能力和使用寿命。本研究在准确掌握管道缺陷发展情况的基础上,分别根据行业规范和采用有限元方法对海上油田含有腐蚀缺陷的原油管线进行剩余强度评价,判定海底管道修复的必要性和修复的紧迫程度,以确定最终的管线修复方案,可供类似海底管道修复工程参考。     

含单腐蚀和群腐蚀缺陷高强钢管道失效压力

腐蚀是引起油气管道破坏的重要原因,群腐蚀是常见的缺陷形式。文章基于非线性有限元,对单腐蚀缺陷高强钢油气管道的失效压力进行了分析,回归了单腐蚀管道失效压力计算公式,考虑群腐蚀轴向和环向未腐蚀区域的影响,提出了群腐蚀管道失效压力计算方法,给出了群腐蚀缺陷高强钢管道失效压力计算实例,并与实验结果和有限元计算结果对比分析,证明计算方法的合理性,为复杂腐蚀缺陷高强钢油气管道剩余强度评估提供了参考。     

基于爆裂失效的腐蚀压力管道剩余强度研究

为真实反应海洋结构物腐蚀压力管道的结构完整性及其剩余强度,文章以爆裂失效作为腐蚀压力管道的失效准则,基于扩展有限元法,提出了腐蚀压力管道爆裂失效数值分析模型,用以评估压力管道在外表面腐蚀工况下的爆裂压力。以矩形缺陷形状表征管道的腐蚀程度,对不同的腐蚀工况进行非线性数值分析,根据分析结果可知:腐蚀区域最大等效应力随内压变化的曲线可分为线弹性阶段和塑性屈服阶段,在塑性屈服阶段的终点,当腐蚀区域中心处单元达到材料失效准则时,开始起裂并沿轴向扩展,其所对应的内部压力即为爆裂压力;腐蚀管道的爆裂压力均随缺陷区域深度、轴向长度、环向长度的增长而呈指数形式下降,将爆裂压力有限元值与ASME B31G、RSTRENG 0.85标准预测值对比可知现有标准的保守性及局限性;轴向双缺陷压力管道的爆裂压力随着轴向间距的增大而呈指数形式上升,而后爆裂压力趋近于单缺陷管道的爆裂压力值;环向间距对环向双缺陷压力管道爆裂压力在60°～90°、90°～140°、140°～180°三个阶段呈现出不同的影响程度。     

组合应力作用下含腐蚀缺陷海管安全工作压力评价方法

在较高温度和压力作用下,由于土壤的摩擦阻力,海管会产生很大的轴向压力,以及由侧向屈曲引发的弯矩。因此对含腐蚀缺陷管道安全工作压力的评价,须考虑轴向压应力的影响。对目前工程界的评价方法进行对比分析,在内压和轴向压应力组合作用下,含腐蚀缺陷海管的安全压力评价方法还很不完善,尤其是复杂缺陷,目前的规范还不完全适用。通过对许用应力法安全系数的讨论和分析,基于Von Mises准则和有限元分析,提出了组合应力作用下含腐蚀缺陷海管的安全工作压力评价方法。通过该方法对某运行了近三十年的管道进行了安全工作压力的评估,同时考察了轴向压应力对安全工作压力的影响。此方法对应的轴向压应力限值和安全等级以及安全系数相关,当安全等级低时,其值和DNV-RP-F101规范值基本一致,当安全等级高时,其值比DNV-RP-F101规范值大。     

不同屈服准则对完好管道失效压力的影响分析

依据变形失稳和有限应变理论,在考虑应变强化效应的基础上,得到了不同屈服准则的完好管道失效压力计算方法.基于统一屈服准则的管道失效压力解析解,结合完好管道实际爆破压力数据,得到不同材料属性的管道内压失效时适应的屈服准则.根据不同应变强化指数的管道内压破坏屈服准则差异性,对失效压力解析解进行改进,通过与现有试验结果的比较,改进的解析解预测的失效压力与实验结果吻合较好.     

地震断层上海底管线的适应能力研究

地震断裂带作用是埋地管线的主要破坏原因,海底管线的抗断裂带能力分析和计算仍然是工程设计中的一个薄弱环节.本文在充分考虑海底管线埋设环境特点及其在地震断裂带的受力状况下,给出了海底管线的抗断裂带错动适应能力校核公式,并结合一工程实例的计算和分析,说明海底管线的断层适应能量要明显高于陆地管线.最后结合理论分析,给出提高海底管线断裂带上适应能力的工程建议.本文的研究结果对加强海底管线的抗震设计能力,提高对海底管线的抗震适应能力的认识,指导海底管线工程施工都具有重要意义.     

基于膨胀系数修正的腐蚀管道失效压力预测

腐蚀管道的失效压力预测主要分为两部分:完好管道的失效压力和折减系数,其中折减系数受膨胀系数的影响。论文运用有限元方法计算不同腐蚀长度、不同腐蚀深度的腐蚀管道失效压力,拟合得到不同腐蚀尺度的管道膨胀系数计算公式。结合完好管道失效压力和膨胀系数计算方法,得到一种更为准确的腐蚀管道失效压力计算方法。与现有失效压力预测方法相比,该方法预测的破坏压力与实际管道爆破试验结果吻合较好,验证了该方法的实用性。