海底悬跨管道表面裂纹应力强度因子分析

为了分析海底悬跨油气管道外表面环向裂纹应力强度因子在不同载荷条件下的变化情况,以X60管道为研究对象,采用ABAQUS有限元软件与1/4节点位移法,通过改变管道悬跨长度、海流速度、裂纹形状等参数大小,分析各参数变化对裂纹应力强度因子的影响,得到了应力强度因子的变化规律;通过改变管道内压波动幅值并应用Paris应力强度因子理论,分析了压力波动对裂纹应力强度因子的影响,得到了应力强度因子幅度值的变化规律以及能确保管道安全运行的压力波动范围;结果显示:裂纹深度越大,应力强度因子极大值位置将在裂纹形状越小时发生改变;压力波动范围越广,对管道影响越大,裂纹扩展速度越快。     

基于ABAQUS的X80管线钢焊接残余应力数值模拟

以有限元软件ABAQUS为基础,采用热-应力顺序耦合的计算程序,建立多分析步生死单元对X80管线钢焊接残余应力及焊后热处理进行模拟。结果表明:焊热过程会产生较大残余应力;管道的环向残余应力大于轴向应力;外表面的等效残余应力大于内表面的等效残余应力;热处理后,内表面的残余应力下降幅度为76.7%,外表面的残余应力下降幅度为35.9%。     

含不同尺寸裂纹管道极限内压的有限元模拟及计算公式修正

建立了含热影响区裂纹X80焊接管道模型,模拟了残余应力分布并进行了验证;采用有限元方法模拟得到有、无焊接残余应力以及不同裂纹尺寸下焊接管道的极限内压,并与ASME B31G标准、DNV RP-F101标准和PCORRC方法计算得到的进行对比;结合PCORRC方法和有限元模拟结果修正了极限内压计算公式。结果表明:无论是否存在焊接残余应力,焊接管道的极限内压均随裂纹深度或长度的增大而降低,且焊接残余应力对极限内压的影响随裂纹长度的增大而减小;3种方法计算得到的极限内压均随裂纹深度的增大而降低,但裂纹越深,计算结果与模拟结果的误差越大;采用修正公式计算得到含表面裂纹管道和含热影响区裂纹焊接管道的极限内压和模拟结果的相对误差分别在8%,7%以内,说明此极限内压计算公式具有一定的工程适用性。     

自升式海洋平台桩腿桩靴有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS、Workbench,对自升式海洋平台桩腿桩靴进行在极端工况下的静力、模态、波流耦合等分析。利用理论基础对桩腿桩靴受到的各种海洋环境载荷进行计算分析,并结合中海油能源发展股份有限公司采油服务公司及中国船级社《海上移动平台入级与建造规范》的实际数据,对其数值解和理论值进行比较分析,以验证有限元方法求解的可靠性。研究结果对于提高自升式海洋平台桩腿桩靴质量有显著意义,并可为现场应用提供借鉴。     

颗粒入口位置与粒径对旋流器分离效率的影响

水力旋流器入口截面上不同位置的颗粒存在着不同的运动轨迹,不同的运动轨迹可以直接反映旋流器的分离性能,因此,弄清楚入口截面上的分离高效区非常重要。采用EDEM-FLUENT耦合数值仿真分析方法,将入口截面离散化为一系列的节点,针对不同粒径的球形水合物颗粒,统计研究了入口各节点位置的分离效率、运动轨迹和总分离效率。得到以下结论:水合物颗粒的分离高效区位于入口的上侧和内侧的交汇区域,而下侧和外侧交汇的区域为分离低效区,中间存在一个狭小的分离中效区。分离高效区中水合物颗粒的运动轨迹主要为短路流。随着水合物粒径的减小,分离高效区会向入口上侧和内侧交汇区域收缩,并趋于稳定。提出了颗粒入口位置分离效率的新概念,并可以利用它来确定水力旋流器的总分离效率。     

地震波动下悬空管道的动力响应分析

在分析管道振动原因和控制指标的基础上,采用ABAQUS有限元软件对悬空管道进行了模态分析,并以模态分析为基础,采取谱分析方法对悬空管道进行了动力响应分析。以兰成渝兰州段某段悬空管道为对象,分析了7级和8级罕见地震作用下管道的最大应力和位移。分析结果表明,8级地震作用下管道的最大应力和位移为7级地震的2.2倍,不同烈度下管道的横向位移和应力响应要远远大于轴向位移和应力响应;对于大多数悬空管道,地震造成的影响较小,在工程安全判定中地震的影响作验证即可。最后就管道的不同部位,提出了几点防震措施。     

方钻杆旋塞阀的失效分析

方钻杆旋塞阀结构简单、操作方便、使用较可靠，已成为钻井钻柱内防喷系统的重要组成部分，在现场广泛使用。方钻杆旋塞阀的主要失效形式有3种：①强度失效，主要由阀本体的早期疲劳断裂所引起，引起强度失效的原因是结构尺寸不合理、材质差、热处理不当；②阀的球体转动失效，这是因为球体与阀座间的摩擦力矩过大，严重锈蚀，阀座发生塑性变形和密封面卡住了固体颗粒，转动失效的根本原因是球体和阀座间的摩擦力过大造成的；③密封失效，旋塞阀的密封结构由3部分组成，其中球体与上阀座间的主密封尤为重要，如若失效，旋塞阀作为截止阀的功能就完全丧失。为此，在失效分析基础上提出了减少上述3种失效的措施     

基于ABAQUS的X80压力管道裂纹扩展研究

首先利用材料试验机测定X80管线用钢的材料参数,得到了X80管线钢的应力-应变曲线;利用ABAQUS软件构建了用于研究X80压力管道裂纹扩展的有限元仿真模型,并通过将模型的仿真结果和理论计算值进行比较,验证了有限元模型的可靠性;然后用有限元仿真模型对X80管道表面裂纹的应力强度因子和J积分进行了计算和分析;后又验证了扩展有限元法的合理性,对裂纹扩展过程进行了仿真;最后对应力强度因子和J积分的计算结果进行了分析和比较,总结了X80应力管道裂纹扩展的一般规律,得出了裂纹角度大于14.5°时较短裂纹的强度因子更低,内表面裂纹比外表面裂纹更加危险。研究结果为X80压力管道的安全评估提供了相应的参考。     

兰成渝输油管道东峪沟沉管治理工程应力应变监测技术应用及研究

本研究以沉管区管道的应变监测作为基本出发点,分析了边界点、弯管区、过渡段、最大挠度区管道单元的轴向、环向、45°方向应力及最大主应力变化趋势,并结合弹性破坏理论,对沉管区管道安全状况做出了有效的评价,给出了基于应变测试技术的管道沉降过程力学监测理论。