陆上与海底油气长输管道壁厚确定及校核

对于油气长输管道工程,管道壁厚的选择影响管道结构安全,还直接影响工程总投资,因此合理地确定壁厚很重要。文中通过引用陆上及海底管道设计中常用的规范,介绍了陆上及海底油气管道的壁厚计算方法,同时介绍了通过强度校核来校核计算壁厚并选择标准壁厚。为从事陆上长输管道设计的人员在进行海底管道设计时选择壁厚提供参考。     

中俄东线天然气管道工程稻田软土地基下管道应力分析

为研究软土地区不均匀沉降引起的管道应力状态，结合中俄东线天然气管道工程(南通-甪直)工程实际，采用建筑地基基础规范推荐的公式计算地基沉降，利用ANSYS建立管土相互作用模型，计算管道在不均匀沉降作用下的变形与应力，计算结果与规范允许应力进行对比，评估管道安全性。结果表明，管道所受的应力状态满足GB 50251—2015《输气管道工程设计规范》的要求。     

沼泽地段大口径输气管道应力敏感性分析

大口径输气管道穿越沼泽地段时,由于沼泽地土壤含水饱和度过大,管道易产生自然沉降。管道的过量变形会导致输气管道在运行过程中应力不能满足安全要求,故需要对沼泽地段的大口径输气管道进行应力的敏感性研究。使用应力分析软件CAESAR II对沼泽地段某大口径输气管道进行数值模拟,针对沉降量及压重块间距对管道应力的影响进行分析得出：管道的自然沉降对沼泽地输气管道的应力最敏感,即影响最大。建议在沼泽地管道施工中要做好防沉降措施。     

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.     

低温条件下在役管道不停输沉降的设计与施工

管道沉降施工过程中,管道暴露在大气环境中,如果昼夜温差过大,会在管道内产生轴向应力,威胁管道安全。文中以涩宁兰一线和涩宁兰二线沉降施工为例,介绍了在役管道低温条件下不停输沉降的受力计算方法、施工步骤及注意事项,并通过增加沉管过渡段长度、降低管道操作压力等措施,降低了管道沉管施工的轴向拉伸应力,确保了低温条件下管道沉降施工安全,使沉管施工安全、顺利实施。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于Workbench的含半穿孔油气管道疲劳寿命数值模拟

基于Workbench多场耦合分析平台Fatigue Tool模块对含半穿孔缺陷油气管道开展数值模拟分析。根据雨流计数方法将管道所受非周期性载荷历程转换为可用的应力循环载荷,并选用4种不同应力修正方法进行数值模拟。最大等效应力集中在沿管道周向扩展的半穿孔右侧边沿,表明此处疲劳可靠性最差,其次为半穿孔附近区域。4种修正方法计算结果中,Soderberg法的疲劳寿命最小,无平均应力修正法的疲劳寿命最大。而Goodman法与Soderberg法计算结果较接近,疲劳失效预测偏安全;其余两种方法的结果偏不保守。在实际工程中,采用Goodman法、Soderberg法进行预测较安全。     

基于CAESAR Ⅱ的火炬总管应力分析

火炬系统是石油化工设计中确保安全、防止火灾爆炸危险的重要安全设施之一。火炬总管的配管设计对整个排放系统影响较大,为确保管道安全运行,对其进行应力分析,以满足管道设计强度和柔性要求。文中以某石化公司新建火炬系统项目为例,通过模型简化,在CAESAR II中建立应力分析模型。通过应力校核,得出满足应力需求、布置合理的配管设计方法。此类分析方法和结果也可以作为相似工程的参考。     

海底管道挖沟的数值模拟

海底管道在挖沟过程中可能受到较大的弯曲应力而出现屈服甚至断裂现象,因此,有必要确定管道在挖沟过程中的应力和变形分布。考虑管道自重和浮力的影响,采用有限元软件建立了海底管道挖沟时的力学模型,通过静力分析得到不同条件下的最大弯曲应力和变形,并将其拟合成公式。最后,通过实例计算,验证了拟合公式的准确性。结果表明：充水状态比空管状态所受弯曲应力大;管道埋设深度越深,所受弯曲应力越大;当要求的挖沟深度较大时,一次挖沟成型可能导致管道弯曲应力超出许用应力。     

基于有限元法分析双层海底管道断裂失效问题

针对南海某油田平台间某双层海底管道的外管发生一处断裂失效事故,根据管道实际运行工况,考虑土壤摩擦力对外管的作用,利用有限元接触分析方法进行双层海管的受力分析,结合DNV规范对管道进行强度校核。结果显示:利用有限元接触算法来分析管土相互作用时,采用刚性面来模拟土壤层是可行的;在未超过原设计压力和设计温度条件下,该海管的外管将不会发生断裂失效事故,管道满足结构强度要求;若海管产生较严重的局部腐蚀,最严重腐蚀点的缺陷凹坑深度超过壁厚的85%,将会发生断裂失效事故。     

风载作用下悬索桥大跨度油气管道应力分析

中缅油气管道澜沧江跨越段峡谷年平均风速12.4 m/s,最大风速可达30.7 m/s。澜沧江跨越桥在风载作用下非线性振动特性较突出,跨越段管道易产生横纵向位移,从而产生变形及应力增大问题,对管道安全造成影响。文中采用有限元分析方法,对大跨度管道悬索跨越在风载作用下的变形及应力变化问题进行了分析,建立了有限元模型,模拟了风载作用下悬索桥及管道的应力及变形状况。分析了不同检验风速的影响,得到了管道的应力及变形结果。结果表明:管道的最大应力随风速增加呈线性增大,管道达到许用应力的最大风速为240 m/s,约为其所在位置所受极限风速(60.1 m/s)的4倍,故该段悬索跨越管道在极限风速下处于安全状态。     

一种高温压力管道自然补偿的计算方法

通过总结、分析现有化工热力管道自然补偿的计算方法,结合管道应力分析软件计算的经验,提出一个能针对任意形状的高温压力管道自然补偿计算方法。利用此方法,能方便、快捷地检验管道的柔性,从而极大地提高力学软件校核的通过率。     

CAESARⅡ软件在埋地循环水管道设计中的应用

埋地循环水管道回水温度较高时,为提高管道的安全性,需要进行应力分析。文中介绍了埋地管道土壤模拟的Peng理论,以及用CAESARⅡ软件建立埋地管道模型的方法,并利用CAESARⅡ软件对某工程的埋地循环水管道进行了应力分析,计算结果显示,该工程埋地循环水管道一次应力、二次应力均满足规范要求。对利用CAESARⅡ软件开展埋地循环水管道应力分析具有借鉴作用。     

A Calculating Method of High-temperature Pipe's Self-absorption Ability of Displacement

通过总结、分析现有化工热力管道自然补偿的计算方法,结合管道应力分析软件计算的经验,提出一个能针对任意形状的高温压力管道自然补偿计算方法.利用此方法,能方便、快捷地检验管道的柔性,从而极大地提高力学软件校核的通过率.     

海底管道施工方法研究

随着国内外海洋油气资源的不断开发和利用,海底管道项目越来越多,对管道施工方法选择和铺设技术要求也越来越高。施工方法的选择需要综合评价,需要从技术、经济、工期等因素综合考虑。主要阐述海底管道概况、海底管道施工方法、施工方法比较及实际应用。通过对海底管道不同施工方法的比较,给以后的海底管道施工工作提供更大的帮助。通过对中缅原油管道工程海底管道施工方法的比较,更加深了对海底管道施工方法的认识。     

基于模糊数学的海底管道风险评价方法研究

海底管道风险评价技术是一门新型的管理技术。文中在简要介绍管道风险评价技术现状的基础上,通过对海底管道风险评价中存在的客观困难及现行风险评价方法局限性的分析,阐述了进行海底管道模糊综合评价的必要性。文中探讨了风险模糊综合评价的程序和方法,并在此基础上,通过实例验证了海底管道风险模糊综合评价的实用性。将模糊数学理论引入到海底管道的风险评价,为海底管道的安全管理提供了可借鉴的科学依据。     

冲沟塌陷区输气管道的安全评价方法研究

为了判断管道的通行方案是否可行,以非线性接触模型为基础,应用ANSYS有限元软件,建立了悬空管段的三维管土相互作用模型,通过分析得出了悬空长度与最大Von Mises应力和沉降量之间的映射关系,二者均随悬空长度的增大而增大.根据应力分析结果选取了管道依次达到许用应力和屈服强度时的悬空长度作为临界指标,建立了悬空管道的安...