管土接触作用下直埋管道小折角优化分析

针对单焊缝小角度折角在供热管网中的广泛应用,提出双折角结构、双折角中间加厚和双折角双侧加厚结构形式,通过有限元方法对不同管件结构形式,开展不同折角角度和加厚壁厚下的局部应力和最大应力的模拟计算,获得最优管件结构及相关参数.研究结果表明,加厚折角焊缝两侧部分管段壁厚的方法可以有效降低折角焊缝处的应力集中,使DN800管径10°折角角度时焊缝处的最大应力值从520 MPa降低到240MPa,同时将应力集中区域从改变角度处转移到改变厚度处,在应力集中的数值大小和区域范围上均有效保护了折角管道,为处理直埋管道施工过程中出现的小角度折角找到了一种可行的折角安装管件.     

焊缝错位对X80钢管应力分布影响的数值预测

利用有限元软件ANSYS建立了二维有限元模型.通过对三种不同焊缝错位试件(TS１、TS２和TS３)对接焊缝的分析,研究在正常工作条件以及静水压试验条件下焊接错位对X80钢管应力分布的影响.分析结果发现,在水压试验条件下,环形焊接接头的应力集中程度远比正常情况下严重.在正常工作条件和静水压试验条件下,TS１试件最大应力集中区位于设计系数为0.8的管道侧的焊根处,TS２试件则位于设计系数为0.72的管道侧的焊趾处.TS３试样在静水压试验中,周向应力(σz)的峰值不在焊缝表面而是位于焊缝根部以下.计算结果可为X80管道的改进施工提供理论依据.     

火力发电厂主蒸汽管道异种钢焊缝开裂事故分析

某电厂1号锅炉发生主蒸汽管道泄漏,管道泄漏部位为炉顶主蒸汽对空排气门法兰与主蒸汽联箱中间焊缝位置,经对管道焊缝及母材的无损检测、理化分析和管道系统的支吊架检查,确认本次泄漏主要原因为主蒸汽管道支吊架设置不合理造成应力集中且主蒸汽管道对空排气门使用频次过高,导致主蒸汽管道的焊接接头受循环应力作用,在长周期循环应力的作用下焊接接头在熔合区出现疲劳裂纹,裂纹又经过扩展导致此次管道泄漏.本文从主蒸汽管道支吊架设置不合理引起焊管道集中,分析焊接接头开裂原因,并针对此类管道焊缝无损检测工艺提供了相应措施.     

低压供汽管道安装焊缝缺陷安全评定

在简要评述国际压力管道缺陷安全评定规范的基础上，制定了采用API1104经验性验收准则与CEGBR6标准评定方法相结合的压力管道安全评定的技术路线，通过管道有限元应力分析计算与安装焊接缝的抽样无损探伤检测对某石化公司低压汽管道安装焊缝缺陷的安全性进行了评定，避免了不必的焊缝翻修。本文详细总结了低压供汽管道安装焊缝安全评定的主要过程，方法与结论。     

管道试压后扫水过程的水力学分析

长输天然气管道在铺设完成后要进行水压试验以检验其强度和严密性,泄压后通常是开启空压机进行顶球扫水.建立试压后输气管道扫水过程的水力学模型,对中国某气田的一条输气管道进行分析.降低排水口的局部阻力系数、提高空压机的压力均可以增加清管器的运行速度,排水口的开度会显著影响清管器的运行速度.保证扫水过程不发生气化断流,就可避免扫水过程中出现瞬时高压.     

压力管道焊缝吸嘴和错边应力分析

利用有限元软件计算焊缝错边和螺旋焊缝噘嘴引起的弯曲应力，验证API579与BS7910标准中给出的焊缝噘嘴和错边应力计算公式．计算出噘嘴和错边弯曲应力随压力、螺旋角、噘嘴角或错边量的变化，并推荐在采用失效评定因(FAD图)对管道缺陷评定时所用的噘嘴和错边弯曲应力计算公式进行评定．     

基于有限元的T形焊接接头应力计算公式探讨

分析了T形贴角焊缝接头应力公式的计算原理,并和其他相关文献的焊缝应力计算公式进行了对比.采用有限元方法对T形接头在拉压和面内弯曲2种情况下进行了强度计算,指出了保证焊缝等强度设计时焊缝尺寸应该满足的条件,以及应力分布和应力集中情况,为焊缝强度设计,特别是疲劳强度设计提供了定量的参考依据.     

基于流固耦合的埋地供水管道地震响应分析

为研究埋地供水管道在地震作用下的动力学特性,以流固耦合理论为基础,结合ANSYS Workbench软件,建立埋地供水管道在地震作用下的管-水流固耦合模型,采用四面体单元代替六面体单元对管道内流体进行网格划分,在施加土压力荷载和地震动力作用下,分析管道总变形和等效应力,探究流体流速、工作压力、管径、埋深及壁厚等参数对管道最大等效应力响应情况.结果表明,在地震波加载4. 2 s时,管道总变形和等效应力均达到最大值,最大变形出现在管道中部,等效应力的最大值出现在管道的出口端;管道的等效应力随管道的埋深、壁厚和工作压力的增加而增大,不受流体流速的影响,但随管径的增加先增大后减小.同等条件下,DN800管道的抗震性能最佳.     

洪水灾害下管道的力学计算

为了研究流动水动力、浮力、管体以及输送介质重力、土壤地基抗力对管道的共同作用,建立洪水作用下的管道力学分析模型,选用数值分析方法和有限元方法计算了管道的应力及应变。结果表明,两种方法的计算结果较接近。依据该有限元模型,分析了洪水流速和穿越距离对管道应力及应变的影响。结果表明,当流速大于3.0 m/s时,管道应力和应变随流速的增加趋势加大;当穿越距离增加时,堤岸处管道最大应力和轴向应变逐渐增大,但增幅逐渐减小;当穿越距离小于160 m时,河流中部管道的应力和轴向应变随着穿越距离的增加而增大,当穿越距离大于160 m时,应力和轴向应变随着穿越距离的增加而略有减小。对榆⁃济线埋地悬空管道进行了安全评估,结果可知即时应力为178 MPa,悬空管道安全。     

梁式跨越直管道强度计算理论分析

结合油气输送管道跨越工程设计规范对跨越管道强度计算的要求,利用静力学平衡、弯矩和剪力计算等梁力学理论,对跨越管道先后进行受力分析、内力分析及应力分析。在每个分析过程中,均给出了力学计算式的详细推导过程。同时,利用各种应力计算式对某梁式跨越工程实例进行了强度计算。     

典型管段中膨胀节的选型

波纹管膨胀节的正确选型设计,对于管网的稳定和安全运行十分重要．通过固定支架的设置,将管路系统分为若干形状相对简单的典型管段,再根据各典型管段的位移补偿要求来选择波纹管膨胀节的类型,达到正确选型目的．详细介绍了管网上主固定支架、次固定支架、导向支架的设置以及基本载荷的分配,根据固定支架的设置将管网分解成直管段、Ⅱ形管段、L形管段、平面Z形管段、空间Z形管段等几种典型管段,提出了每种典型管段的膨胀节选型方案．     

基于有限元的输气管道热应力及影响因素分析

输气管道因热胀冷缩产生变形,继而会产生热应力,对管道正常运作造成威胁。本文采用有限元模拟的方法建立空间模型,对管道中产生的热应力进行计算,并就影响管道中热应力的因素进行分析。结果表明:管道热应力在忽略内外压时在管道环向上呈递进式分布,且随着管道内外温度值大小分布不同,最大主应力总是出现在温度相对较小的管壁面上;管外温度低于20 ℃时,管道壁厚增大,管道热应力相应减小,反之管道热应力先减小后增大;有固定端约束的管道其热应力最大值往往集中出现在固定约束处;一端固定的管道产生的热应力随温度变化较为剧烈,而两端固定和不加约束情况管道热应力变化相对平缓。     

冶金行业大口径管道接管设计与分析

针对大口径管道设计时如果考虑不周,可能导致管道局部应力很高,进而导致管道在工作时事故风险增高甚至破裂的问题.从管道与接管的相交角度对管道应力、变形的影响,接管的大小与管道应力、变形间的关系2个方面进行分析,以供设计师设计管路时参考.     

地形起伏条件下的煤层气管网稳态计算模型

鉴于煤层气“多点介入,柔性集输”的集输特点与管内气-水两相流复杂多变的流动形态,复杂地貌下的集输管网压力波动频繁,严重影响了集输系统的输气效率与运营安全。为了更为精准的对管网压力状况进行模拟计算,基于多相流水力热力计算方法,利用管网节点法建立了煤层气管网稳态计算模型,提出了考虑地形起伏情况下的分段计算管网稳态模拟方法。通过对算例管网的计算与分析,可得出考虑地形起伏的管网计算模型的压力计算结果更为准确可靠,为地势复杂区域煤层气管网的合理设计与操作提供了一定参考作用。     

水试压后输气管道的清管过程瞬态分析及程序设计

在所建立的水试压后输气管道的稳态清管模型基础上,从瞬态的角度出发,分析了清管球在管道内的运行规律,提出了相应的清管数学模型.根据数学模型和相应的数值计算方法,研制了水试压后输气管道的瞬态模拟分析软件Pigging.着重介绍了Pigging的流程、总体结构和功能设计.根据中国某气田的一条Ф558.8×12.7,总长约106 km的输气管道所提供的相关数据进行了模拟计算.其结果比较符合生产实际,可为任一输气管道的清管通球运行情况的预测和监测提供理论及计算依据.     

水试压后输气管道的清管过程稳态分析及程序设计

综合分析了长距离大管径的输气管道在水试压后,利用清管球擦除管道内试压水的过程.从稳态的角度出发,分析了清管球在管道内的运行规律,提出了相应的清管数学模型,并编写了稳态模拟分析软件Pigging.根据中国某气田的一条φ558.8 mm×12.7 mm,总长约106 km的输气管道所提供的相关数据进行了模拟计算.计算结果表明:在输气管道进行清管稳态计算时,如果设定管道的通球速度,计算出的管道入口压力和流量参数是时时变化的,这在生产实际中较难控制.建议从更切合生产实际的瞬态角度出发分析清管过程.     

基于有限元分析的PE燃气管道有固定墩的跨越段应力分析

研究有固定墩的聚乙烯燃气跨越管道力学性能,对城镇燃气管网的安全运行具有重要意义。基于有限元分析理论,建立了两端设有固定墩的聚乙烯跨越管道仿真模型,运用工程分析软件ANSYS对聚乙烯燃气管道进行模拟,分析并讨论了跨长、管径以及内压等因素对管道变形和应力的影响及其变化规律。研究结果表明,管道跨中挠度在跨长低于15m 时增加缓慢,但是当跨度大于15m 时,管道的跨中挠度会急剧增加;管道所受的应力随着管道跨度的增加而增加,但是增长相对平稳;管径对管道的跨中挠度和应力也有影响,管道的跨中挠度和应力均随着管径的增大而减小;管道内压对管道的跨中挠度影响较小,几乎没有变化,但是管道所受应力随着管道内压的增大而增大。     

城镇聚乙烯燃气管道故障树分析

为了城镇聚乙烯燃气管道的安全运营并降低运营风险, 对城镇聚乙烯燃气管道可能发生的事故及其原因进行了分析。采用故障树分析法, 建立了城镇聚乙烯燃气管道故障树及其子故障树模型, 分别计算了故障树的最小割集、 最小径集和结构重要度, 指出了城镇聚乙烯燃气管道可能发生的故障并分析了成因。研究结果表明, 城 镇聚乙烯燃气管道失效对管道运行威胁较大, 管道附属设施失效威胁较小; 在管道失效的成因中, 管道受到的外界干扰对管道发生故障的影响最大, 管道划痕与缺陷的影响次之, 管道老化与应力破坏对管道事故的影响最小。     

天然气管网经济效益研究与系统设计

我国天然气管网已经形成全国性供气网络,管网在保证全国供气的可靠性与连续性等方面具有重要意义。然而,管网存在诸多问题有待解决:天然气调度复杂、输配任务繁重;管网进出气点、分输点、管线、输配气场站数量众多;管径规格、压力等级差异大,现有调配制度仍以进出气平衡为主要标准,未能充分考虑用户、输气效益等问题。因此,研究了各管网公司管输费计算、最佳输气路线计算,并引入改进的单纯型法优化现有输气方案,同时开发出了相应软件便于工作人员使用,为该管网安全可靠经济的输气性运营提供支撑。