基于有限元法的大落差管段清管冲击分析

“川气东送”管道全长约2 200 km,沿线地形地貌复杂,多处形成大落差起伏,最大坡度达60°,给管道清管作业带来一定的困难和风险。为此,针对大落差管段建立了清管动力学有限元模型,在给定清管器进入管道时的初始运行速度、管道内压等作业参数的条件下,采用ABAQUS有限元分析软件分析了橡胶清管球在大落差管段清管时的运行规律以及清管器通过时管道的振动情况,研究了清管器冲击时的管道应力变化与清管器速度及管道内压的变化关系,评估了大落差管段清管时的安全性。结果表明：①橡胶清管器清管作业时,管道内部的输送压力对大落差管段的冲击载荷影响明显,管道最大应力会随着管道内压的增大而增大;②清管器的速度对冲击应力的影响不大,基本呈增长趋势,变化范围在7 MPa之内;③清管器通过时管道发生明显振动,通过后管道恢复原状;④为保证清管器顺利通过大落差管段,增大了清管器两端压差,此时清管器速度表现为增长趋势。     

地震载荷作用下埋地输气管道的数值模拟

为了弄清埋地输气管道在地震载荷作用下的动态失效过程,首先对X80管线钢进行了力学性能测试,获得了弹塑性材料线性强化的本构模型参数。然后基于非线性动力学理论、有限元算法和ANSYS有限元商业软件,建立了土-埋地输气管道在动力接触条件下的相互作用模型。载荷采用加速度时程的方法输入天津波,震级为7级,获得了不同壁厚条件下输气管道的动态应力应变响应和带缺陷管道的动态应力强度因子的时程曲线。由X80管线钢的临界应力强度因子,得出了管道极限承载条件下壁厚的下限值以及施加的加速度最大值。提供的方法和数据对埋地输气管道破坏的预防以及管道的抗震设计、施工具有一定的参考价值。     

干线输气管道安全系数的分析

俄罗斯的干线管道设计规划在计算管道结构的几何参数的时采用极限状态法，而美国的干线输气管设计规范则根据管材的屈服极限，采用容许应力法。由于两种规范采用不同的方法计算输气管道的强度，因而要对两种规范进行综合比较是困难的，以所以只能就设计方案的某个体参数进行直接比较。本文以输各抒已见了管道的壁厚为例，对两种规范进行了比较。俄罗斯规范在设计管道壁厚时，采用两种强度理论厚为例，对两种规范进行了比较。俄罗斯规     

长距离湿气管线清管工艺研究

针对长距离湿气管线积液问题,使用多相流瞬态流动模拟软件OLGA对湿气管线清管进行研究。分析不同输送工况下清管过程的参数变化,结合管线末端段塞流捕集器的设置,研究清管周期及清管参数的选择。研究结果表明,在湿气干线终点压力保持不变时,随着管线输量的增大,清管后达到稳态时集气干线起点压力相应增大;清管完成时和清管后达到稳态时管道末端的排液量都增大,但增大的幅度不同。最后,给出相应的清管工艺方案,并针对目标气田给出具体的清管方案。     

溢流关井时的水击压力及其影响因素

溢流关井的水击压力关系到能否关井，以及关井方式的选择。在对水击压力的基本计算方法进行讨论的基础上，推导出了直接水击压力计算式，分析了井口流速和水击波速对水击压力的影响规律。研究表明，水击压力随着水击波速、井口流速的增大而增大；“硬关井”、“软关井”、“半软关井”三种关井方式中，“硬关井”产生的水击压力最大，“软关井”最小；泡状流时的水击压力小于段塞流时的水击压力。这些认识对溢流关井水击压力的计算、溢流关井方式的选择等具有指导作用。     

MATLAB GUI在油库管道水击压力计算中的应用

简述了管道水击压力产生的原因、直接水击压力计算公式的推导和水击控制的方法,介绍了用MATLAB语言编写直接水击压力计算程序的过程和方法,使油库计算者可以根据实际所需条件自行修改参数,简单有效地完成水击压力的繁琐计算。     

高压输送燃气管道Π型补偿器应力分析

气田开采过程中高压燃气管道的应用日益广泛，高压输送使管道承受复杂多变的应力变化，复杂载荷已成为燃气管道失稳破坏的主要原因。针对实际工程中高压燃气管道局部Π型补偿器，利用有限元计算方法对具有不同结构参数的Π型补偿器应力场进行分析，并基于第三强度理论评估管道受力情况。分析发现，随着弯管曲率半径的增大，Π型补偿器应力集中的区域面积逐渐增大，但最大应力数值减小；当外伸臂长度较小时，Π型补偿器轴向整体刚度较高，承受轴向载荷的能力较强。随着外伸臂长度的增大，Π型补偿器径向转矩随之增大，容易产生更高的最大应力数值。在有限元计算分析基础上，提出了Π型补偿器变形量和载荷变化与管道公称直径、管道壁厚之间的拟合关系式，可为减小高压燃气管道变形载荷的设计方法开发提供技术支持。     

具有腐蚀缺陷的输气管道的可靠性分析

地铁和高压直流输电系统对输气管道的电流干扰会加速管道的腐蚀。具有腐蚀缺陷的在役输气管道的各项参数,如管道外径、管道壁厚、工作压力等,都具有不确定性,以西气东输二线所用的X80管道为例,基于B31G标准对具有腐蚀缺陷的管道建立了可靠性模型,分析了其各项参数的敏感性。结果表明,当腐蚀深度大于壁厚的40%时,管道的可靠度将会小于目标可靠度,不能安全运行;敏感性分析表明,对管道可靠度影响最大的是缺陷深度,其次是管道内压,所以在管道运行期间应当主要关注管道的腐蚀程度以及管道压力的变化。     

水下采油树生产通道可靠性设计及分析

水下采油树所处海底环境较为复杂,需要对水下采油树的各重要部件进行高可靠性设计。针对水深1 500m、压力等级69MPa的设计条件,根据ASME B31.3中高压管道壁厚公式计算出水下采油树生产管道壁厚为11mm。在安全系数设计的基础上,综合了有限元分析、蒙特卡洛模拟方法,对生产管道进行可靠性分析,验证了设计壁厚的可靠性满足强度要求,并根据灵敏度分析得出影响生产管道可靠度的关键因素是壁厚、内压和材料屈服极限。     

深水水上防喷器钻井系统 高压套管隔水管强度分析

深水水上防喷器钻井系统已得到一定程度的现场应用,可节省作业费用。但由于该系统具有采用高压小直径套管代替常规大直径隔水管、防喷器组放置水面以上采用应力短节缓解高压隔水管应力等特点,需要分析高压隔水管的强度。根据材料力学理论,建立了高压隔水管的准静态力学分析模型和内外压力计算模型。通过对高压隔水管的力学性质及内外压强度的分析发现,高压隔水管的下部应力节底部的偏移程度对隔水管的弯曲变形和弯曲应力影响不大;在选择应力节时,上部应力节的转动刚度可以小于下部应力节的转动刚度;在高压隔水管 内压强度设计时应重点考虑高压隔水管接近海面段所受到的等效内压力,在该段提高管材钢级或增大壁厚。