腐蚀条件下悬空海底管道的受力分析

腐蚀失效是海底管道面临的的主要风险之一。为研究不同腐蚀条件对海底管道强度的影响,通过考虑腐蚀的腐蚀深度、环向角度、轴向长度等各个不同的参数对悬空管道的强度影响,开展了不同腐蚀条件下悬空海底管道的强度评估研究。结果表明:管道的最大等效应力随着腐蚀深度基本成线性变化;悬空管道腐蚀区域上的最大等效应力是随着腐蚀环向角度的增大而减小,在环向角度较小时,最大等效应力随着环向角度的增加减小得较快;在腐蚀长度较小时悬空管道腐蚀区最大的等效应力也较小,但在腐蚀长度到一定的大小之后,腐蚀区的应力大小有一定的起伏,但总体上腐蚀长度对于悬空管道腐蚀区的最大等效应力的影响不大。     

基于ANSYS的海底双层输油管道悬空段的受力和变形分析

针对海底双层输油管道的悬空段的受力和变形问题,考虑泥沙对管道的作用力,引入过渡段,采用ANSYS软件建立了悬空管道的有限元模型。通过计算分析得到了悬空长度对管道受力和变形的影响规律,在此基础上得出了允许的最大悬空跨距。分析结果为海底双层输油管道的失效判别提供了数据支持,对于海底管道的悬空分析与治理具有重要的意义。     

含腐蚀坑缺陷悬空管道的安全研究

以西一线甘肃段某天然气管线为工程背景,由于土壤长期对管道腐蚀性影响及不良地质作用,含有腐蚀缺陷管道意外产生悬空。利用ASME B31G,DNV RP-F101标准和PCORRC方法对在役含腐蚀坑缺陷悬空管道中允许的腐蚀坑缺陷尺寸进行了确定。基于应变失效准则,建立管道在不同地区的失效判别标准,借助Abaqus有限元分析软件,研究含腐蚀坑缺陷悬空管道的失效位置及腐蚀坑缺陷的长度和深度对管道应力、应变、位移和对管道的安全、极限悬空长度的影响,结果表明,腐蚀缺陷深度系数对管道影响较大,当深度系数k1≥0.4后,管道的安全和极限悬空长度急剧减小,管道极易发生失效。     

腐蚀海底管道剩余强度的可靠性模型及评估研究

为了制订行之有效的海底管道检修方案,有效地保障海底管道的安全运营,极有必要对腐蚀海底管道的剩余强度进行可靠性评估。本文首先阐述了海洋环境对海底管道腐蚀的影响因素,其次建立了腐蚀海底管道可靠性模型;同时还以某腐蚀海底管道为例,进行了可靠性评估,为海底管道的维护管理提供了科学的依据。     

含腐蚀缺陷悬空管道的考虑多个变量相关性的非概率时变可靠性分析

考虑管道工程中的小样本数据难以得到准确的概率分布且采集数据需大量费用,且影响不确定因素相互影响的前提下,在研究其可靠性时提出利用非概率集合理论凸方法为理论基础的椭球模型。考虑结构抗力随时间衰变的客观特性,基于随机过程的时变可靠性分析需要大量的数据,提出了更符合实际情况的随时间抗力的时间累计效应产生的衰变和腐蚀随时间增长向相结合的模型,并结合实际带腐蚀缺陷的悬空管道的极限悬空长度式子,建立了考虑腐蚀缺陷悬空管道的时变极限状态方程,进行二维与三维的不确定变量相关性的非概率可靠性分析。可以作为基于随机过程理论的腐蚀悬空管道的时变可靠性分析理论的有效补充,为埋地油气管道的维护提供理论依据。     

混凝土联锁排海底摆放施工风控技术

混凝土联锁排海底摆放是海底管道隐患治理比较普遍有效的做法,用于治理海底管道交叉、悬空、抑制冲刷等。本文重点阐述在施工船舶上,利用智能脱钩系统装置完成水下混凝土联锁排摆放过程中的关键工艺技术,大大降低了风险,并提出施工过程中的风控点和预防措施。     

海底管道内腐蚀防护措施探讨

阐述了海底管道内腐蚀的原因,结合工程实际,就非金属复合管的海底管道内腐蚀防护措施进行了探讨,具有一定的参考价值.     

复杂载荷作用下受损管道剩余强度分析方法研究

海底管道上产生腐蚀缺陷后,会使管道的承载能力下降,从而影响管道的安全运行。针对海底的复杂环境,研究了受损管道在内压、弯矩等多种载荷的联合作用下的剩余强度,并得出了解析表达式。为了验证该方法的可靠性,开展了相关实验研究;结果表明,相比于现有方法,所述方法能够获得更加可靠的分析结果,具有广泛的应用价值。     

水下金刚石绳锯机技术方案分析与设计

介绍了金刚石绳锯机的基本组成和工作原理,通过对国外海洋工程施工中金刚石绳锯机作业技术方案的分析,设计了适于海底油气管道切割的水下金刚石绳锯机。针对丝杠在水下易腐蚀的缺点,提出了利用连通器原理对丝杠进行密封的方法。这种类型的水下金刚石绳锯机将在海底油气管道维修工程中发挥更有效的作用。     

抛锚作业撞击海底管道的概率与影响

在海底管道所受到的各种损害中,抛锚作业撞击属于一种偶然性的载荷破坏,但是很容易导致海底管道受到破坏。本文阐述了抛锚作业撞击海底管道的概率,分析了海底管线被锚击中后的损害程度,并以工程为实例进行探讨,提出了应对措施,为进一步研究分析海底管道在偶然荷载作用下的影响打下了基础。     

X52长输管线在悬空状态下的安全研究

以轮库输油复线某段X52原油管道为工程背景,管道意外悬空后,将管线悬空段简化为大挠度梁,且考虑管梁的几何非线性,将埋地段看成有限长梁,考虑了土壤纵向抗力的物理非线性,利用Winkler弹性地基理论、管-土互作用双线性模型等力学理论建立悬空管道系统的大变形分析模型。通过X52管线钢拉伸试验、管道悬空模拟试验研究及有限元仿真建模,验证了有限元仿真方法的可靠性,分析计算了X52管道基于应力失效准则的安全悬空长度和基于应变失效准则的极限悬空长度,通过极值应力、应变随不同悬空长度的变化规律研究,解释了取应变作为管道失效判据的合理性。     

海底悬跨石油管道泄漏流场和温度场耦合分析

对海底悬跨石油管道泄漏后流场与温度场的耦合进行分析,建立二维多相流海底管道模型,给出合理的流体力学和热力学边界条件,利用有限元软件FLUENT进行数值仿真分析。分析结果表明:海底悬跨石油管道泄漏对周围海水的温度场影响明显,高温区域随石油上浮而向上扩展;泄漏介质在管道周围产生绕流运动,离开管道后出现"滴流"现象。     

地质灾害下悬空管道的应力分析及计算

在地质灾害作用下，管道下方的土层下陷或流失会造成管道悬空，从而可能引发管道失效。本文基于Winkler线性理论，建立了地质灾害作用下管道与土相互作用的力学模型，并利用有限元计算了悬空管道上的应力分布。     

机械完整性技术在海底管道事故分析中的应用研究

相对陆地管道,海底管道运行的内外部环境不易勘察与取证,给事故定性带来很大难度,且由于难于识别致因要素,维抢修后隐患难以根治.文中总结了海底管道特点,结合管道完整性管理要求,建立了海底管道完整性管理分析模型,并对一起实际发生的海管泄漏事故进行了分析,取得了满意的结果.对完整性技术在海底管道事故调查中应用进行了总结和展望.     

腐蚀管道的剩余强度评定及ANSYS二次开发

针对腐蚀管道对工作承压能力的影响,利用ANSYS软件建模仿真,通过与真实材料拉伸试验的数据对比,验证了有限元方法有较高的可靠性。进一步研究了内腐蚀缺陷尺寸对管道剩余强度的影响,并重点研究了相邻腐蚀缺陷相互作用和群腐蚀管道的评价方法。研究结果表明,管道的剩余强度会随着缺陷尺寸的增大而减小,相邻腐蚀缺陷在轴向和环向距离一定范围内会随着间距增大而相互影响减小。利用相邻腐蚀缺陷相互作用准则建立了等效简化群腐蚀的方法。为了解决ANSYS评定管道剩余强度操作的复杂性,开发了针对单个腐蚀和复杂腐蚀的评估软件。     

高雷诺数水流中悬空输油管道安全性数值分析

穿越河流的输油管道在长距离输油管道工程中占相当比例,在水流长期作用下容易裸露悬空。悬空管道在水流作用下可能产生共振或锁频现象,造成管线失效。通过交错网格系统中的SIMPLE算法求解N-S方程,对均匀来流中的静止管道绕流场进行模拟,验证了模型的可靠性;并应用动网格技术对高雷诺数均匀来流中悬空的横向振动管道绕流场进行了数值模拟,得到不同频率比下的升力系数、阻力系数随时间的变化曲线以及涡量等值线分布图。通过分析涡量等值线分布图得到管道在给定雷诺数流体中的"锁频频率"以及高雷诺数下管道临界长度曲线,结论可用于水流作用下管线的安全分析。     

高雷诺数下海底悬跨管道绕流数值模拟

海底悬跨管道所处工作环境恶劣,失效形式多样,涡激振动是导致其疲劳破坏的重要原因。为研究不同悬跨间隙比和海底流速对悬跨管道涡激振动强度的影响规律,利用Fluent软件进行了实管径高雷诺数下的二维绕流数值模拟,得到涡旋脱落形态,升力和阻力系数变化曲线。结果表明:海底悬跨管道的升力系数幅值和阻力系数均值随间隙比增大而减小,最后趋于稳定。在小间隙比情况下会出现因管道底部流速增大引起管道两侧升力极值不相等的现象;随海底流速的增加,升力系数幅值和阻力系数均值呈先增后减的趋势,规律与常规圆柱绕流一致;升力系数频率随速度增加而增大,受间隙比的影响较小。工程实际中,海底管道的铺设要尽量避免海流流速高和悬跨间距大的水域,对危险悬跨区段应设置涡激抑制装置。     

水流作用下含轴向裂纹悬空管道数值分析

合理划分缺陷周围有限元网格,并计算裂纹位置、跨度、裂纹所处角度对管道应力分布的影响,确定后续研究中使用的裂纹位置,跨度和裂纹角度。以此为基础分析裂纹尺寸、管道内压力和管道外部水流绕流所产生的激振力对管道应力和疲劳寿命的影响。结果表明,水流作用下含轴向裂纹悬空管道,水流激振力对管道峰值应力和疲劳寿命影响最大。     

琼州海峡500kV海底电缆海底腐蚀环境研究

海南联网工程是我国第一个超高压、长距离、大容量的跨海联网工程,也是世界上继加拿大温哥华岛联网项目之后的第二个同类工程。海南联网系统包括500kV福山变电站、500kV林诗岛海底电缆终端站、500kV南岭海底电缆终端站、500kV徐闻海底电缆高抗站、500kV福港线架空线路、500kV福港线海底电缆。其中,福港线海底电缆长度为世界第二、亚洲第一,同时也是国内电压等级最高、技术最复杂、运行维护难度最大的海底电缆。由于海底电缆长期埋设在海底,海底沉积物可能会对海底电缆电缆产生缓慢的腐蚀行为。为了解海底电缆的腐蚀环境信息,本研究通过对海底电缆路由进行海底沉积物采样,分析研究海底沉积物中的腐蚀因子,获取海底电缆路由海底腐蚀环境。     

浮拖过程海底管道力学分析

海底管道施工质量直接关系到海底管道能否长久地安全运行,对施工期间各种环境载荷、施工载荷作用下海底管道上的应力进行计算分析是确保海底管道施工质量不可缺少的重要手段.从海洋管道漂浮拖运过程受力-极限情况入手,建立数学模型,首次应用五弯矩方程解决海洋管道在拖运过程中的受力问题.并开发了实用程序,算例表明:计算分析结果满足实际应用要求.