管道弯曲塑性屈曲应变的评价

概述了目前的几种管道弯曲屈曲临界应变预测评估方法,重点介绍了弯管横截面椭圆化的理论解决方案,并分析了它们各自的适用性。为了确定目前最合理有效的预测评估方法,对几种管道弯曲屈曲临界应变公式的预测结果与试验数据以及有限元计算结果进行了对比分析。分析结果表明,针对管道弯曲屈曲临界应变的预测,在大多数情况下,屈曲塑性变形引起的截面椭圆模型给出的预测结果比其他屈曲应变预测方法的结果更切实际。     

基于灰色关联度法的管道临界屈曲应变影响因素分析

在基于应变的管道设计方法中,临界屈曲应变是一个重要指标。对现有文献和标准中临界屈曲应变预测公式的不足做了分析说明。根据现有的临界屈曲应变试验数据,对影响临界屈曲应变的主要因素进行了分析,采用灰色关联度法对4个影响因素进行了定量计算和排序,提出了对现有临界屈曲应变预测公式的改进建议。     

基于量纲分析的管道临界屈曲应变准则研究

管道的局部屈曲通常被认为是一种失效,在基于应变的管道设计方法中,临界屈曲应变是一个重要指标。针对现有公式的不足,分析了临界屈曲应变的主要影响因素,采用量纲分析法,利用收集到的试验数据拟合建立了新的临界屈曲应变预测公式。与现有临界屈曲应变公式计算结果相比,该公式具有较高的预测精度。     

Φ1422mm管线钢管压缩应变容量的有限元分析

为了评估途经地震带、滑坡带、矿山采空区、沉陷带等特殊区域大口径管线钢管的变形能力,以直径Φ1 422 mm大口径普通管线钢管为研究对象,采用有限元方法建立全尺寸管道弯曲模型,研究管道在弯曲载荷作用下的屈曲变形行为,揭示管道外形和壁厚对屈曲行为的影响规律。结果表明,钢管径厚比增加引起局部区域应力集中导致屈曲,增加壁厚可显著提高临界屈曲应变。研究结果可为普通大口径管线钢管在特殊地质环境中的应用提供理论基础。     

管-土相互作用对海底管道横向屈曲的影响

基于ANSYS建立了平坦海床上裸铺管道的非线性有限元模型,分析了管-土相互作用参数对海底管道前屈曲及后屈曲的影响。结果表明,管道屈曲的临界温差、最大弯矩及最大轴向总应变随着横向摩擦因数的增大而增大,管道总屈曲段长度随着横向摩擦因数的增大而缩短;轴向摩擦因数对管道临界屈曲载荷、后屈曲的变形、弯矩及应变影响很小;管道屈曲的临界温差随着土体屈服位移的增大而减小。     

基于非线性环理论的管道上卷弯曲屈曲分析

基于非线性环理论和虚功原理,建立了管道截面应力和应变之间的平衡方程,并通过迭代法对方程进行求解,得到了弯曲过程中管道变形及弯矩。以0.168 0 m(6英寸)管道为例进行了分析,并将理论值与试验和仿真结果进行了比较,其误差在施工允许范围内,验证了本文方法的正确性。采用本文方法对0.406 4 m(16英寸)管道上卷屈曲影响因素进行了研究,结果表明:径厚比越小,管道的弯矩承载能力和抗扁化能力越强;硬化指数越大、屈服强度越小,管道的抗扁化能力越强;硬化指数对弯矩承载能力影响较小,屈服强度直接影响管道弯矩承载能力;弹性回弹降低了管道的椭圆度。     

塑性变形对落锤撕裂试验异常断口的影响

介绍了塑性变形对不同组织管线钢DWTT出现异常断口的影响,试样抗拉强度基本相同,采用20 mm厚相同规格,在同一温度下进行试验。研究结果表明,DWTT中的变形主要包括3部分,分别为落锤冲击、弯曲压缩和弯曲拉伸产生的变形;落锤冲击对20 mm厚试样产生的变形有限,且影响区域与异常断口出现的位置不相对应;与落锤冲击相比,弯曲变形产生的塑性应变当量占主导地位,与显微组织无关。这说明异常断口是弯曲变形超过了材料临界塑性应变当量而产生的。     

基于应变设计的管道环焊缝缺陷评估

基于应变设计的管道受轴向拉伸时,其环焊缝缺陷评估方法和评估参数的选用与通常基于应力设计管道的缺陷评估显著不同,这是由于基于应变设计管道其缺陷的失效与缺陷局部焊缝及母材特性等更多因素相关。评估方法基于断裂理论,以远场应变为限制条件预测和确定临界缺陷尺寸。     

蛇形铺管形状对海底管道横向屈曲的影响

蛇形铺管法是一种有效控制管道横向屈曲的方法,该方法的关键是使管道在预设位置激发屈曲,且管道后屈曲的弯矩及应变控制在合理的范围内。文章提出了一种新的蛇形铺管形状,即正弦曲线形状,基于ANSYS软件建立了用于平坦海床上蛇形铺设管道横向屈曲分析的计算模型,对正弦曲线形状的蛇形铺管形状进行了分析,并与工程普遍采用的弧形铺管形状进行了对比。对比分析表明,正弦曲线铺管形状有效地降低了管道屈曲的临界荷载,且管道后屈曲的弯矩及应变更低。     

基于应变设计方法在管道工程建设中的应用研究

埋地管道通过高震区和活动断裂带时将受到较大变形,影响管道的安全性。通过对基于应变设计方法、X80钢管力学性能和焊接工艺的研究,建立了有内压和无内压断层位移作用下管道的应变计算模型。综合考虑材料变形能力、环焊缝变形能力、焊缝缺陷影响、低周疲劳性能、管道内压等诸多因素确定管道极限应变和容许应变,提出了管道基于应变设计流程及相关要求。对西气东输二线通过强震区和活动断层区段的埋地管道进行了应变计算及校核,确立了管道工程抗震设计方法,制定了有效降低管道应变的优化敷设方案。     

水平井段钻杆接头的力学效应

通常在研究水平井段钻柱受力和变形时，忽略钻杆接头的影响，仅将钻柱当作光滑管柱处理，因此计算结果不够准确。实例计算时分析了接头对变形过程、屈曲临界力和弯曲应力的影响，提出了计算正弦屈曲临界力的新方法。分析指出，当接头外径较小时，外径的变化将改变正弦屈曲临界力。接头外径增大会不断增加螺旋屈曲临界力，因而具有抑制螺旋屈曲的作用。接头外径大到一定程度，就不再影响正弦屈曲临界力。当轴向压力较小时，接头引起钻柱弯曲应力；当轴向压力较大时，考虑接头影响不会引起屈曲钻柱弯曲应力计算值的增加。     

浮拖法铺设海底管道接头处破坏机理研究

基于浮拖法铺设海底管道接头处全寿命期受力条件,开展有限元数值仿真模拟。给出了存在焊接错边缺陷情况下管道接头处典型的局部屈曲变形模式,分析了循环加载对临界屈曲荷载的影响,并对多种因素进行了参数分析。     

深水海底管道屈曲试验数据采集技术研究

为了观察深水海底管道屈曲试验过程中管道的屈曲进程和测量管道在屈曲变形过程中的应变,设计和完善了一种适用于深海海底管道屈曲试验数据采集的工艺流程和方法。数据采集工作的重点是保护应变片并使其在模拟深海环境中能够正确输出试验数据,同时可以实时监控试验压力等数据。试验结果表明：研制出的深水海底管道屈曲试验数据采集技术和方法可行、有效。     

Local buckling failure analysis of high-strength pipelines

Pipelines in geological disaster regions typically suffer the risk of local buckling failure because of slender structure and complex load. This paper is meant to reveal the local buckling behavior of buried pipelines with a large diameter and high strength, which are under different conditions, including pure bending and bending combined with internal pressure. Finite element analysis was built according to previous data to study local buckling behavior of pressurized and unpressurized pipes under bending conditions and their differences in local buckling failure modes. In parametric analysis, a series of parameters,including pipe geometrical dimension, pipe material properties and internal pressure, were selected to study their influences on the critical bending moment, critical compressive stress and critical compressive strain of pipes.Especially the hardening exponent of pipe material was introduced to the parameter analysis by using the Ramberg–Osgood constitutive model. Results showed that geometrical dimensions, material and internal pressure can exert similar effects on the critical bending moment and critical compressive stress, which have different, even reverse effects on the critical compressive strain. Based on these analyses, more accurate design models of critical bending moment and critical compressive stress have been proposed for high-strength pipelines under bendingconditions, which provide theoretical methods for highstrength pipeline engineering.     

长输油气海底管线侧向屈曲蛇形铺设布置方法

长输油气海底管线在温度和内压的作用下,可能会发生多个侧向屈曲,因此有必要建立合理的控制方案,保证管道安全,控制项目投资。对于蛇形铺设方案而言,确定最大允许锚固点长度(VAS)和蛇形铺设间距及长度范围是优化布置的关键。根据理论结果,给出了VAS的初步估算方法。同时结合有限元直管和曲管模型分析,提出最优蛇形布置方案的确定方法。所述方法可为海底管线工程中侧向屈曲控制优化提供参考。     

静水压力作用下海底单层保温管道压溃屈曲分析

基于弹性力学理论,根据单层保温管道的结构特点、力的层间传递特性和管体变形协调条件,建立了静水压力作用下海底单层保温管道各层受力分析模型,探讨了静水压力作用下海底单层保温管道各层应力分布计算和临界屈曲荷载分析方法,并对南海某油田海底单层保温管道进行了压溃屈曲分析计算,其结果已用于该工程项目设计,并通过了第三方检验机构的检查。     

高钢级管材现场冷弯过程中的变形影响

大口径冷弯管是长输管道施工中常用管件,目前使用的弯管基本上是利用液压弯管机在施工现场冷弯制做而成.而大口径高钢级管线管经现场冷弯后,必然要产生变形硬化和应变时效现象.笔者分析了钢管的几何形状(径厚比)、材料的屈强比、应力-应变行为对高钢级管线管冷弯变形的影响.提出了通过控制能量补充参数来改善高钢级管线管变形的方法.     

隆起屈曲对海底管道近岸段设计的影响

针对隆起屈曲对于海底管道近岸段设计的影响,结合规范要求和工程实际情况,分别从海床环境特点、分析方法、施工要求等方面介绍海底管道隆起屈曲设计在近岸区域的特点。介绍近岸段设计中隆起屈曲与管道坐底稳定性、冲刷、渔业保护等其他风险的相互影响。详细论述近岸段海底管道隆起屈曲评估时需要重点关注的工程影响因素及相应的工程解决措施。结合近岸段施工特点,基于管道隆起屈曲保护的要求对不同的近岸段挖沟方式进行比较,提出针对施工阶段管道隆起屈曲保护的相关建议。