长输管道锚固墩的设置

当管道的操作温度与安装温度存在差异时,在管道出入土端、热煨弯管以及管径改变处,会产生轴向力而推挤设备、阀门、弯头等造成破坏,有必要对埋地管道的应变力和锚固墩的推力进行计算,确定锚固墩的尺寸和位置。文中结合实例,对埋地管道进行受力分析,计算埋地管道过渡段长度,确定锚固墩的推力及位置,并提出减小锚固墩尺寸的措施。     

特殊工况下海底管道膨胀弯安装设计方法研究

连接油田组块的海底管道纵横交汇,分布复杂,按照常规膨胀弯设计无法满足施工要求,需要根据实际工况进行调整。文中通过实际工程案例,介绍了路由限制空间膨胀弯设计、交叉点跨越膨胀弯设计、旋转立管角度膨胀弯设计、额头立体膨胀弯设计、三通膨胀弯设计来解决特殊工况下膨胀弯安装设计中的问题,为解决膨胀弯安装设计问题提供借鉴。     

高温双层海底管道轴向力计算方法

海底管道的轴向力分析是海底管道设计研究工作的一项重要内容。基于剪滞理论,提出了一套高温状态下双层海底管道轴向力计算的新方法。此方法可以很好地得出双层海底管道的轴向力分布状态以及内管和外管的最大轴向力。分析得到:内管的轴向力呈均匀分布;外管中间的固定段部分所受的轴向力呈均匀分布,其他部分轴向力呈线性增加,在管道的两端,轴向力达到最大值。     

基于有限元法的海底管道轴向移动研究

针对裸置于海床上的单层非保温海管,通过有限元法,研究海管在多个加热/冷却循环过程中的轴向移动问题,并分析不同参数对管道轴向移动的影响。结果显示:管道壁厚、内压对管道轴向位移影响较小,管道长度、土体摩擦系数对管道轴向移动影响较大;当参数的变化使部分管段形成虚拟锚固区或管土之间摩擦力增大时,管道轴向位移将会减小。     

基于ADAMS的管道内检测器里程轮碰撞分析及模拟

进行管道内检测时,里程轮经常与管壁上的焊缝发生碰撞,形成测量误差。通过数学建模和ADAMS仿真分析,判断里程轮的平动速度与几何参数、焊缝尺寸、弹簧力对测量结果的影响。结果表明:增大里程轮平动速度、半径、宽度以及焊缝的尺寸,都会增大测量误差;里程轮初始速度小时,测量距离大于实际距离,里程轮初始速度大时,测量距离小于实际距离;弹簧力在一定的范围内,随着力值的增加,测量误差会减小,当超过这个范围继续增大力值时,测量误差会增大。     

地震时跨断层海底管道的屈曲分析

地震时,考虑海底管道与土介质的相互作用,对将跨断层海底管道作为薄壳结构时的断层位错反应进行分析计算.利用Ansys分析软件,将管道模型简化为四节点薄壳单元结构, 土介质简化为弹塑性弹簧,建立管土相互作用的有限元分析模型,进行分析计算.根据计算结果以及海底管道屈曲校核准则描绘出管道破坏等级范围分布图.最终得出结论:地震时在大位移断层运动作用下,海底管道存在明显的屈曲变形,在屈曲变形较大处,海底管道发生断裂.     

内压载荷下X80管道裂纹应力分布规律研究

为了研究内压作用下管道裂纹应力场分布规律,以含有表面裂纹的X80管道为研究对象,对不同形状、不同方向、不同内压、不同尺寸的含裂纹管道进行仿真分析和实验验证。结果表明:裂纹尖端处应力远大于裂纹中心应力。裂纹形状对应力影响作用较小,随着裂纹方向与管道轴向夹角增大,裂纹尖端应力先增大后减小,随着管道内压、裂纹深度、裂纹长度的增大,裂纹尖端处应力随之线性增大。其中,裂纹长度对裂纹尖端应力的影响小于管道内压和裂纹深度。     

悬索跨越管道地震响应分析

悬索跨越管道在地震作用下易受破坏,其地震响应分析、抗震设计方法的研究己成为管道跨越工程设计中的重要课题。文中建立了ANSYS分析模型,运用大质量地震输入方式,以典型的地震波作用于悬索跨越管道,进行非线性动力时程分析,得到悬索跨越管道地震响应结果,分析了悬索跨越管道地震响应的规律和特点。结果表明：悬索跨越管道在地震作用下,弯管处受力最大,管跨中点位移最大,地震波轴向和竖向分量对结构响应更强烈。     

内流对洪水冲击下管跨临界长度影响研究

为了研究洪水冲击管道时形成的管跨临界长度,分别介绍了洪水作用下管道的动力特性以及内流对管道特性的影响。针对管内流动与管外洪水冲击对于管道的作用,建立了内流、外流共同作用下的管道动力控制方程。结果表明:对于洪水冲击管道的问题,不应仅考虑洪水的作用,也应该考虑内流对于管道的作用;内流流速增大、压强增大、密度减小都将缩短临界长度。考虑内流的管跨临界长度,对设计及现场抢维修都具有借鉴作用。     

基于ANSYS有限元分析的海底管道变形数值模拟

某海底管道由于拖锚损伤导致局部失效变形。文中基于变形管道的偏移量、着力点破坏程度、塑性变形区域等信息,通过ANSYS有限元分析软件对管道在锚拉力作用下的变形过程进行数值模拟,计算变形管道所受的最大拉力和弯曲角度等参数,并验证整个变形过程。结果表明,该海底管道在至少2 657 k N的外力作用下牵引拉伸导致变形失效。     

连续双层缺陷海底管道剩余强度有限元分析

为研究上层缺陷尺寸变化对海底管道剩余强度的影响,利用非线性有限元方法,采用塑性失效准则,模拟计算具有连续双层缺陷的海底管道剩余强度。根据计算结果,分析剩余强度的变化规律,并且将结果与采用ASME B31G—2012和DNVGL-RP-F101评价方法的结果进行对比。研究结果表明：在连续双层缺陷海底管道剩余强度随缺陷相对尺寸的变化过程中,剩余强度的变化具有规律性。对该种类型缺陷管道,使用DNVGL-RP-F101方法的计算结果保守性低,优于使用ASME B31G—2012方法,采取合适的剩余强度评价方法,能够保障管道安全运行。     

悬空输油管道的地震动力反应分析

针对工程中常见的悬空输油管道,考虑地震载荷的作用和输送液体与管道的相互作用,建立数学模型,用Hamilton原理和有限元法推导了管道的固液耦合振动方程。采用Newmark逐步积分法直接求解方程,在不同流速和不同边界条件下,对管道的地震动力响应进行计算。结果表明：管道的固有频率随流速的增大而降低,当固有频率降低至地震频率时,结构发生共振;当流速达到临界流速时,位移随时间按指数增大,固液耦合作用不能忽略。     

油气管道周向漏磁检测信号分析

用于检测管道腐蚀缺陷的漏磁检测方法已运用多年,但传统的轴向漏磁检测方法无法检测到狭长的轴向腐蚀缺陷,使用周向漏磁检测则能很好地弥补轴向漏磁检测的不足。周向漏磁检测及其信号分析在国内还处于起步阶段。采用ANSYS仿真软件建立了周向漏磁检测模型,并进行了电磁场模拟;对仿真模型提取的漏磁信号与腐蚀缺陷的尺寸信息进行了定性分析,提出应用BP神经网络定量分析油气管道腐蚀缺陷与漏磁信号的关系。结果表明：漏磁信号能定性地判断腐蚀缺陷,而使用BP神经网络方法可以定量地确定管道腐蚀缺陷尺寸,有助于提高检测的精度,同时也为油气管道安全评价提供了依据。     

盾构隧道环间接头抗弯刚度计算及其影响因素研究

为得到盾构隧道纵向梁-弹簧模型中环间接头抗弯刚度的计算方法,文章以志波模型为基础,采用解析方法分别推导了纯弯、拉弯条件下环间接头抗弯刚度的解析公式,并据此对各影响因素的敏感度及影响方式开展定量分析。结果表明:盾构隧道环间接头抗弯刚度的影响因素主要有幅宽、断面尺寸、环间螺栓参数以及纵轴拉力等,其中断面尺寸对环间接头刚度影响最大,环间螺栓参数次之,幅宽影响最小;纵轴拉力对环间接头抗弯刚度的影响方式与前述因素不同,在其作用下,环间接头抗弯刚度表现出显著的非线性特点,环间接头抗弯刚度与纵向弯矩、纵向轴力在三维空间中呈现"台阶状"曲面形态,其量值维持在上、下台阶面对应的量值之间;当环间接缝面在拉弯作用下完全张开时,环间接头抗弯刚度相比接缝面部分张开时被削弱约40%。     

埋地热油管道沿程温降的数值模拟

运用fluent软件在三维笛卡尔直角坐标系下建立埋地热油管道的物理模型,分别对不同传热系数和不同流速的热油管道以及非稳态环境下的热油管道进行数值模拟,得到热油管道轴向温度的分布图,通过改变管道总传热系数和流速分析其温度的变化规律并对其进行比较分析。计算结果很好地反映出埋地热油管道沿程温降的基本特征,可为实际生产管理提供科学的依据,对于指导油田的输油生产、管道安全运行和节能降耗具有重要意义。     

含轴向内表面裂纹管道极限载荷有限元计算

获得结构的极限承载能力,是结构极限分析的基本任务。利用三维弹塑性有限元技术,通过新的极限载荷确定方法一停机点法,对内压作用下含轴向内表面裂纹管道的极限载荷进行了系统的计算与分析。结果表明：无量纲极限内压（pB／pP）主要和裂纹深度与管道厚度比（A／T）、管道厚度与直径比（T／DO）有关,裂纹长度与管道直径比（L／DO）对其影响可以忽略。建立了含轴向内表面裂纹管道无量纲塑性极限内压数据库,可供缺陷管道安全评定时参考。     

高温大直径管道的应力影响分析

高温大直径薄壁管道由于受到径向膨胀的影响,管道易发生塑性变形、泄漏等管道破坏情况。小直径管道的常规应力计算,则对径向膨胀忽略不计。为了解决径向膨胀引起高温大直径管道塑性变形等问题,通过对催化烟气管道的应力模拟与分析,探讨在节点和补偿器建模因素影响下,高温大直径管道应力的变化。结果表明:对于高温大直径薄壁管道,当采用管壁节点时径向膨胀对管道应力的影响较大;当采用复杂补偿器模型时管道节点的位移和约束力改变较大。最后通过数据分析得出采用管壁节点约束可模拟管道径向膨胀和复杂补偿器模型可优化管道应力分析,为高温大直径管道的应力模拟提供参考。     

膨胀式燃气管道封堵装置研究

文中研制了一种新型的膨胀式燃气管道封堵装置，利用机械传动驱动偏心轮对封堵橡胶盘轴向施压，使其发生径向膨胀并与管壁紧密接触，从而实现可靠的管道封堵。在DN200管道的封堵仿真和现场实验表明，封堵装置操作方便，操作扭矩小于13 Nm,封堵装置与管壁接触压力超过0.4 MPa的封堵带达到7道，实现了对0.4 MPa燃气管道的可靠封堵。     

基于SAGE Profile的管卡修复后海底管道应力分析

对于损伤海底管道,为了校核其修复后的管道应力,确保处于安全范围,文中提出了一种利用SAGE Profile软件分析安装管卡后的管道应力方法,通过建模计算得到管道的沉降和等效应力,并利用《海底管道系统规范》中的许用应力设计校核法进行应力校核,结果表明,管道的沉降位移为114 mm,最大等效应力为142.41 MPa,最大等效应力小于安全工作应力,管道应力状态满足规范要求。     

截止阀波纹管的结构参数对其应力影响分析

选取特定工况下截止阀波纹管建立有限元模型,在有限元结构分析基础上研究波纹管在相同压力载荷和轴向位移载荷下结构尺寸的变化对应力分布的影响规律。研究表明,波纹管在压力载荷和轴向位移载荷下,结构尺寸对应力分布影响较大,并且在不同工况下结构尺寸对波纹管应力分布影响不同,相同载荷下波纹管的不同位置应力分布不同。