大管径无补偿冷安装直埋供热管道壁厚计算与选取

依据(CJJ/T81-2013)《城镇供热直埋热水管道技术规程》中内压作用的最小壁厚计算公式、局部屈曲验算公式、径向稳定性验算公式对大管径直埋供热管道壁厚进行了计算。通过深入的分析和研究,提出了忽略内压产生的轴向泊松拉应力对管道局部屈曲的影响,并且对现行规程中验算管道壁厚的局部屈曲公式进行了优化。     

直埋蒸汽外护管直管稳定性及弯头强度验算

根据CJJ/T 104—2014《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》、CJJ/T 81—2013《城镇供热直埋热水管道技术规程》的规定,结合具体算例,对直埋蒸汽管道外护管直管段进行局部稳定性验算、径向稳定性验算,对弯头(水平布置)进行强度验算。对不满足强度验算条件的水平转角管段,提出处理方法。     

基于可能性理论的埋地管道腐蚀失效预测

埋地管道在外部荷载和腐蚀联合作用下,随着服役时间的增长而失效风险增大。通过建立管道受力模型,并对参数进行模糊化处理,给出了运用模糊运算算法对管道失效不确定性进行系统分析的方法,同时运用可能性理论对管道失效风险进行可能性和必要性双参数测量。结果表明:影响管道安全性的主要因素有管道内压、壁厚、管壁腐蚀、残余应力等。管道失效风险随内压、残余应力均值和变异性的增加而增大,尤其是管道的失效可能性迅速增大。腐蚀导致管道壁厚减薄,从而导致管道承载力下降。土体环境对管道的腐蚀在经过使用初期的积累后成为管道失效的主要因素,因此腐蚀保护是延长管道寿命非常有利的措施。     

直埋热水管道直管段的整体稳定性分析

热水管道直埋敷设方式中,直管段的整体稳定性分析是设计过程中必需考虑的问题。它决定了整个管系的布置方式。合理的管系布置,可以减少补偿器和固定支架(固定墩)的数量,增加管系的安全性。直埋热水管道直管段的整体稳定性包括两个方面:一是指管道的安定性,另一是指管道的竖向稳定性。计算表明,当管道工作循环最高温度不超过140℃时,直埋热水管道(管径小于等于DN500)直管段是安定的,但其稳定性还要求满足一定的管顶覆土深度。本文给出了不满足稳定性条件要求的管顶覆土深度下,管系中直管过渡段的允许布置长度。本文对于直埋管道的合理布置及安全设计有重要指导意义。     

大管径直埋供热管道局部稳定性验算方法比较

对大管径直埋供热管道局部稳定性验算方法进行了分析比较,欧洲EN13941标准验算方法偏于保守,建议采用临界应力推导法。在满足不发生局部失稳的条件下,增大壁厚可采用冷安装。当增大壁厚后管道增加的造价低于电预热安装费用时,可采用冷安装。     

湿硫化氢应力腐蚀工况国内外设计标准的异同

湿硫化氢应力腐蚀是天然气输送中常见的一种腐蚀类型。介绍湿硫化氢应力腐蚀工况定义,分析国内外标准体系对于湿硫化氢应力腐蚀选材要求的异同,通过对比管道壁厚计算公式的不同,分析两者的差异。     

热力管道锻制三通最小允许壁厚有限元分析

介绍三通补强设计方法。结合算例,采用有限元分析法对不同荷载条件下热力管道锻制三通最小允许壁厚进行模拟计算。在三通补强设计方法中,等面积法、压力面积法仅考虑了薄膜应力,未考虑弯曲应力、峰值应力的影响,有限元分析法考虑全面、精度高。算例中的锻制三通为分流三通,长度为2 400 mm,总管、直支管外直径均为1 420 mm,侧支管外直径为1 220 mm。分别在仅考虑内压、全部荷载条件(内压、温度、土压荷载以及土壤约束等)下,对三通最小允许壁厚进行有限元模拟计算。全部荷载条件下的三通最小允许壁厚大于仅考虑内压条件下的壁厚。预热安装可使三通最小允许壁厚减小,但减小幅度有限。采用较高强度钢材可减小三通最小允许壁厚。三通位于锚固段内将承受较大的轴向力。当三通位于过渡段时,总管、直支管热膨胀方向与Z型管段长臂热膨胀方向应保持一致,且Z型管段长臂长度应小于2倍的变形段长度。承受高弯矩时三通最小允许壁厚要比承受高轴向力时大,这是由于三通失效的主要原因是疲劳破坏,而弯矩是产生疲劳的主要原因。     

含缺陷管道完整性评价技术

以Spangler-lowa方法为理论基础,结合有限元建模、统计分析、数学拟合及试验验证等方法,对含缺陷管道外载荷承载能力、内压承载能力开展研究。对于完好管道的外载荷承载能力评价,采用Spangler-lowa方法计算得到管道水平直径变形量,然后求得管道水平直径变形率。当管道水平直径变形率超过3%时,认为管道失效。含均匀腐蚀缺陷的管道外载荷承载能力评价:对小管径管道(外直径≤700 mm),可根据GB 50028—2006规定的最小公称壁厚评价;对大管径管道(外直径 700 mm),应该按照Spangler-lowa方法的计算结果进行评价。点蚀缺陷对受外载荷影响的管道变形影响不大,但考虑到对管道气密性等性能的影响,评价时规定燃气管道点蚀穿孔直径不能大于50 mm。对含面蚀缺陷的燃气管道进行完整性结构强度评价时,需要按照燃气管道的压力级别分别考虑:对于中低压燃气管道,主要考虑外载荷的作用,以管道的变形作为外载荷承载能力的评价依据;对次高压燃气管道,分别考虑内压和外载荷的作用,分别以管道的变形和管道缺陷处的应力作为管道承载能力的评价依据;对高压燃气管道,主要考虑内压的作用,以管道缺陷处的应力作为内压承载能力的评价依据。对于含面蚀缺陷的中低压和次高压燃气管道,需要做外载荷的承载能力评价。分析面蚀缺陷的长度、宽度、深度和位置对管道变形的影响。创新性地研究出含面蚀缺陷管道外载荷承载能力评价数学模型,并采用试验验证了该数学模型的正确性。当选择内压承载能力评价方法时,推荐采用ASME B31G-2009方法评价含面蚀缺陷燃气管道承受内压的能力。本文仅针对燃气管道完整性评价中含腐蚀缺陷的管道强度评价开展研究。建议在今后的研究中继续拓宽研究对象,开展裂纹、凹陷和焊缝缺陷等其他缺陷的管道完整性评价方法研究。     

柔性管设计中壁厚直径比的确定

本文以柔性管设计中广泛采用的Ｓｐａｎｇｌｅｒ关于管壁内力及变形的计算公式为基础，对最小管刚度、最小壁厚直径比、临界设计内压力、满足强度要求的壁厚直径比的取值范围及管道设计中壁厚直径比的确定原则作了探讨，为柔性管的设计提供了一个简单的方法。     

综合管廊水气共舱情况下燃气爆炸对同舱管道影响的研究

综合管廊“水气共舱”情况下,若燃气管道泄漏引发爆炸,可能导致同舱给水管道失效破坏。为研究燃气爆炸对同舱管道的影响,采用由非线性有限元程序ANSYS/LS-DYNA定义甲烷-空气混合气体的方法,通过数值模拟研究燃气爆炸作用下同舱管道应变、应力、振动速度及位移变化情况,依据椭圆化失效判定标准,对管道壁厚、内压、弹性模量和屈服强度等4类影响因素进行定量分析。结果表明：燃气爆炸作用下,同舱管道椭圆度与管道壁厚、内压、弹性模量和屈服强度整体均呈现负相关,屈服强度对同舱管道椭圆度影响最小,均低于临界无量纲椭圆度3%;当影响因素变化率由2.5%增加至15%时,管道壁厚与弹性模量对同舱管道椭圆度影响程度较高,管道内压与屈服强度对同舱管道椭圆度影响程度较低。研究结论可为综合管廊“水气共舱”规划设计和相关规范完善提供参考。     

欧洲使用球墨铸铁管概况

欧洲的排水管使用球墨铸铁管的历史始于上世纪80年代，按照欧洲球墨铸铁污水管的标准EN598的要求，欧洲室外埋地排水用的球墨铸铁污水管统一采用K7的壁厚（重力管壁厚可更薄），内涂方案采用高铝水泥离心喷涂的方式（高铝水泥含50％以上的氧化铝），外涂喷锌和红色环氧树脂材料，管配件外涂要求为环氧树脂颗粒喷涂，颜色为红色，便于区分不同管道系统。     

大孔径混凝土排水管道质量事故与处理

１管道接口渗漏引起路面塌陷某街道沥青路面下埋有１５００ｍｍ孔径混凝土排水管道，路面铺设１年后发现多处凹陷，并随着时间推移塌陷量增大，影响车辆通行。经分析是由管道接口渗漏造成的。混凝土排水管道接口一般常采用刚性（硬）接口，安装时没有承压试验的要求，常常只做通水试漏。管道接口施工时易产生接口渗漏，且因边安装边回填，局部接口有渗漏也不易被发现。又因为管道埋设在地下水位以下，管道周边土层又是粉质砂土，当管道外侧地下水压力大于管道内的压力时（一般管道内无压），地下水就会沿管道接口缝隙挤入管道并将周围粉质砂…     

浅谈阀门的进场检验与试验

在机电安装工程中，阀门使用非常广泛，比如：锅炉房设备和工艺管道安装、消防水泵房设备和管道安装、空调机组及工艺管道安装、换热站安装等工程中使用了大量的阀门。对于这些工程来讲，阀门起着非常重要的作用。为了严格控制阀门的质量，国家相关规范和标准对阀门进场检验和试验作了明确的规定：对于安装在主干管上起切断作用的闭路阀门，应逐个进行强度和严密性试验；对于其他有压管道上使用的阀门，安装前也应作耐压强度试验和严密性试验，试验合格的方可使用。下面就来谈一谈阀门进场检验与试验的要点。     

不同滑坡形式下埋地管的纵向受力分析

滑坡变形带中的埋地排水管一旦开裂破坏,管道中的水将直接渗入坡体中,使坡体变形加速而破坏,因此,在进行滑坡变形带中埋地管的设计时必须考虑坡体变形对管道的影响。本文讨论牵引式滑坡和推移式滑坡两种不同形式下埋地管的纵向受力和变形特性,在一定的假设条件下,推导得出两种形式滑坡中管道的弯矩、剪力、位移以及最大应力。工程实例验证表明:由于推移式滑坡中的管道有被动土压力作支撑,在相同外力作用下,推移式滑坡中的管道应力明显高于牵引式滑坡中的管道;如果在滑坡变形带中采用PVC管,因其纵向伸长率较大,变形控制条件比较容易得到满足,需将强度指标作为设计考虑的主要因素,对最大应力超过管道许用应力的可采取更换强度较高的管材或增加管道壁厚的方法来达到强度要求。     

支撑对开口薄壁箱转体拱稳定性影响研究

采用混凝土开口薄壁施工工艺的拱圈,由于构件壁厚减薄,局部容易发生受力失稳现象。影响拱圈稳定性的因素较多,以恩施州平地坝转体拱桥为背景,以处于脱离支架状态合龙前的半跨转动体系为分析对象,运用有限元软件ANSYS建立了空间有限元模型,重点分析了不同钢筋笼支撑形式对于结构一类稳定的影响,为设计合理的钢筋笼形式提出了相应的参考依据。     

高强冷弯薄壁型钢轴压短柱受力性能试验研究

为了验证壁厚小于1 mm的G550级高强钢材对中国〈冷弯薄壁型钢结构技术规范〉（GB50018-2002）相关设计规定的适应性,进行了30根冷弯薄壁型钢方管截面轴压短柱的试验研究,试件的壁厚均为0.6 mm、宽厚比为20～150.试验结果表明：当宽厚比较小时（b/t≤40）,试件的初始缺陷和高强钢材本身特性对构件承载力的影响较大,试件材料的强度得不到充分发挥;当宽厚比较大时（b/t＞40）,高强钢材局部屈曲和有效截面是影响构件承载力的主要因素.通过对试验结果和各国规范计算结果的对比分析,给出了高强冷弯薄壁型钢构件按中国规范GB 50018-2002计算有效宽度的建议.     

高压输气管道在落石冲击作用下热点应力确定的数值方法研究

崩塌落石是高压埋地输气管道破坏的重要原因之一,对管道在落石冲击作用下的强度校核和安全评定意义重大。文章研究高压输气管道在崩塌落石冲击作用下的动态响应,建立了落石—土—管道相互作用的物理和有限元模型,利用LS-DYNA有限元软件进行数值模拟。采用控制变量法分别考虑落石冲击速度与水平地面夹角α、落地点与管道中心距离d、管道外径D、壁厚t、管道内压P、管道埋深h、落石密度ρ、落石半径r和落石冲击速度v这几个因素对高压输气管道动态响应过程中出现的最大有效Von-Mises应力（热点应力）的影响。提出的计算方法和结果对长距离埋地输气管道设计、施工、防护和风险评估具有一定的参考价值。     

城镇埋地燃气钢管变形量控制值分析

针对城镇埋地燃气钢管，提出管道应力校核准则。根据城镇燃气规范体系，埋地燃气钢管应力校核通常按管道的许用应力考虑，管道内压引起的轴向应力和外部荷载引起的轴向弯曲应力之和，应不大于管道许用应力。基于应力校核准则，给出埋地燃气钢管变形量控制值的确定方法。利用有限元计算软件，以最大工作压力1.0 MPa、DN 500 mm的埋地燃气钢管为例，进行变形量控制值计算。埋地燃气钢管变形量控制值与管材、管径、壁厚、地下施工影响区及土壤的基床系数等因素有关，在实际计算时应结合具体工况参数。     

基于欧标的密肋型波纹钢筒仓结构设计

波纹钢筒仓的分析可将仓壁作为均匀壁厚的等效正交异性壳进行,对两向拉伸刚度和弯曲刚度进行修正,可高效建立波纹仓壁的等效有限元模型.基于欧洲规范[1-7],对意大利热那亚一直径16.38m、高度21.216m的实际波纹钢筒仓工程进行了结构设计分析.仓壁竖向加劲肋为开口薄壁型截面,共54根,周向距离为0.953m.考虑了永久荷载、屋面可变荷载、散料压力、风荷载及仓顶栈桥荷载,同时考虑了10种组合荷载工况的承载能力极限状态和正常使用极限状态.设计分析采用了大型商业有限元软件ANSYS.线性静力分析表明结构的强度及变形满足欧标的要求.强度设计由包含散料压力的工况9控制,最大Mises等效应力发生在仓壁中下区域且略小于材料的强度设计值fy.稳定性分析同时考虑了几何非线性和材料非线性,结果表明各工况下的稳定安全系数均大于欧标规定值1.1.满仓时结构的稳定性设计由工况9控制,而空仓时由工况2控制.抗风梁对提高仓壁在风荷载下的屈曲强度有很大的有益作用.     

电弧增材制造不锈钢圆管短柱的几何特性和轴压性能

为研究电弧增材制造(WAAM)不锈钢构件的受力性能,采用316L不锈钢材料,利用WAAM技术制作不同直径、高度和壁厚的圆管短柱试件,通过标准试件的拉伸试验获得材料基本力学性能;通过3D激光扫描进行几何测量,确定其几何参数和局部缺陷;通过短柱轴压试验,获得破坏形态,分析其与局部几何缺陷之间的关系,得到荷载-端部轴向位移曲线,进而分析轴压承载力的影响因素;并将轴压承载力试验结果与采用国内外钢结构设计规范预测结果进行对比分析。结果表明：相比普通钢管构件,WAAM圆管短柱的几何截面具有较大不规则性,局部几何缺陷也相对较大,最大偏差的平均值、最大值分别为0.27～0.75 mm、0.33～0.95 mm;轴压试验的所有WAAM圆管短柱均发生了局部屈曲,且屈曲最明显区域总体上对应于局部几何缺陷较大区域;WAAM圆管短柱的归一化轴压承载力为0.88～1.06,轴压承载力总体上随着径厚比的增大而降低,局部几何缺陷对承载力有一定影响;WAAM圆管短柱能达到欧洲EN-1993-1-4和美国AISC 370中所规定的轴压承载力要求,但多数试件无法达到我国DL/T5154—2002的轴压承载力要求。