温度与占压综合作用下埋地含缺陷聚乙烯管道数值分析

为分析温度与占压载荷综合作用下埋地含缺陷聚乙烯管道应力水平,运用ABAQUS有限元分析软件建立管土作用模型,通过热力分析实现温度与占压综合作用,分析温度载荷、占压载荷对在役管道的影响规律,并探讨埋深、占压位置、土体弹性模量、管土摩擦因数对最大应力的影响。分析表明,在规程要求的工作压力下,不能忽略温度荷载对埋地含缺陷聚乙烯管道受力的影响;温度和占压载荷综合影响下在役管道最大应力最终位于内壁3点钟方向,与完好管道的最终位置规律一致,缺陷位于截面3点钟方向管道最易失效;管道埋深和土体弹性模量的影响明显大于管土摩擦因数和占压位置偏移距离。     

挖掘过程对含缺陷埋地PE管影响有限元分析

为分析燃气管道2侧保护区外的挖掘施工过程,对含缺陷埋地聚乙烯(Polyethylene,以下简称PE)管的安全影响,利用ABAQUS有限元软件,研究挖掘过程中含缺陷埋地PE管的动力响应。建立PE管-土-挖斗接触模型,分析挖掘载荷作用下,PE管缺陷位置、缺陷尺寸、挖掘深度等,对含缺陷聚乙烯管力学性能的影响。研究结果表明,强度失效是挖掘载荷下PE管失效的主要原因;在挖掘载荷作用下,含缺陷PE管应力集中的现象明显,最大Mises应力出现在缺陷位置处;当挖掘施工至管道埋深水平面时,PE管出现应力极值,当缺陷靠近挖掘施工一侧时,埋地PE管的安全性下降。研究结果为埋地聚乙烯管的维护和运行提供了科学依据。     

临近冲击载荷的埋地聚乙烯燃气管道有限元分析

运用Abaqus有限元分析软件,构建冲击作用下管土相互作用有限元分析模型,分析聚乙烯管道的应力变化,研究聚乙烯管道的材料模型、土体性能、冲击速度对聚乙烯管应力及变形的影响规律。结果表明,由于冲击作用时间较短,冲击速度对聚乙烯管道没有明显影响;管道覆土的性质及埋深对管道有明显的保护作用;聚乙烯管道的最大应力随着聚乙烯管道内压的增大而增大,近似成线性关系;在冲击载荷作用下,距离冲击区域越近的聚乙烯管道越容易达到强度失效极限;研究结果可以为埋地聚乙烯燃气管道的安全运行及第三方施工活动提供技术支持。     

双点腐蚀缺陷油气管道剩余强度

以X80油气管道为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,考察环向双点腐蚀缺陷管道和轴向双点腐蚀缺陷管道等效应力云图分布特点,通过改变环向双点腐蚀环向间距、轴向双点腐蚀缺陷长度和缺陷深度,考察其对等效应力和剩余强度的影响。结果表明,最大等效应力出现在双点腐蚀缺陷周围区域,容易发生强度失效;远离缺陷区域,等效应力迅速衰减至薄膜应力;随着内压载荷的增加,等效应力呈增加的趋势,并出现屈服阶段;随着环向间距的增加,剩余强度基本维持不变;随着缺陷长度和缺陷深度的增大,剩余强度呈减小的趋势,安全性降低。所得结论对于双点蚀缺陷管道剩余强度的研究具有一定的参考意义。     

崩塌落石冲击埋地输气管道数值模拟研究

崩塌是指处在悬崖或高陡斜坡上的岩土体,在重力的长期作用下,发生断裂、倾倒,突然失稳脱离母体,以翻滚、跳跃等形式跌落到坡下的块体运动现象。崩塌后的落石从高处落下冲击到地面,其冲击作用对埋地管道产生很大的影响,严重时将影响管道安全运行。为研究崩塌落石对冲击埋地输气管道的影响,利用LS-DYNA软件对落石冲击埋地输气管道进行数值模拟,根据模拟结果分析了落石冲击力、土体应力以及管体应力和变形情况,得出崩塌落石最大冲击力与速度近似成正比关系,冲击应力在土体中的衰减,其衰减速度比布辛尼克斯法计算的小,土体竖向应力在埋地管道表面将出现应力集中现象,最大有效应力出现在管道顶部。     

含平底方形缺陷X80管线钢剩余强度的研究

X80管线钢由于其优良的综合力学性能,越来越多地服役于石油天然气输送。X80管线钢在服役过程中,不可避免地受到各种腐蚀因素的影响,产生具有危险性的腐蚀缺陷,进而使管道材料的强度降低,寿命缩短,影响了管道运输的安全可靠性,并且会造成材料的浪费和对环境的污染。因此,笔者以X80管线钢平底方形缺陷作为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,通过改变缺陷长度、缺陷深度,考察其对最大等效应力和剩余强度和的影响;通过改变内压,考察其对最大等效应力和最大等效应变的影响,借助数学拟合的方法,对基于应变和基于应力管道的剩余强度与缺陷深度的关系进行拟合,所得结论对于X80管线钢剩余强度的求解有一定的指导意义。     

基于ABAQUS的埋地管道重车碾压力学分析

为研究在不同工况下重车碾压对埋地管道的影响,结合多体动力学方法和有限元分析技术,通过ABAQUS软件建立管-土力学模型,使用VLOAD子程序实现移动载荷加载,得到管道内压越大、埋深越小、覆土强度越弱、车辆行驶速度越快,管道承受的Mises应力越大;在无任何防护措施下,60t载重车辆通过埋深超过0.8m的输油管道,管道承载力满足相关规范要求;通过在管道上方敷设钢板的方式对管道应力影响不大。     

含矩形腐蚀缺陷管道剩余强度的有限元分析

为了提高油气管道剩余强度的准确性,以常用的X70管线钢为研究对象,借助ANSYS工具,首先考察缺陷尺寸如缺陷长度和缺陷宽度对等效应力的影响,其次考察了内压对等效应力和等效应变的影响,并基于应力和应变进行剩余强度的拟合。结果表明:随着缺陷长度、缺陷深度和内压的增加,最大等效应力呈增加的趋势,内压和等效应力基本呈正比例关系;随着缺陷宽度的增加,最大等效应力呈减小的趋势;通过线性拟合得到了基于应力和应变的剩余强度求解算法,其中,基于应力的剩余强度求解算法下降速度高于基于应变的剩余强度求解算法。所得结论对管线钢剩余强度的计算有一定的借鉴意义。     

双点腐蚀缺陷对管道剩余强度的影响

以含缺陷管道模型为例,应用有限元软件对其进行应力分析,探讨腐蚀缺陷几何参数对管道剩余强度的影响,定量给出了缺陷深度和纵横比(长、短轴之比)变化对管道局部应力的影响作用。     

双划痕埋地输油管道有限元分析

定量评估管道缺陷的严重程度,对避免油气管道事故的发生以及节约维修费用具有十分重要的意义。以有限元理论为基础,建立了双划痕埋地输油管道有限元三维模型,分析了双划痕管道应力分布情况,分别讨论了划痕轴向距离、深度以及相对角度的变化对管道应力的影响及其变化规律。研究结果表明:划痕深度和划痕相对角度是影响管道应力的重要因素,划痕轴向距离在一定范围内对管道应力产生影响,当超过这一值后对管道应力几乎不产生影响。     

埋地悬空管道的安全评估影响因素研究

鉴于管道失效的危害性巨大,有必要对处于悬空工况下的管道作出安全评估,以保证管道安全输送,因此应用基于应力、应变的理论计算方法以及选用ABAQUS有限元软件完成数值模拟计算,依据计算结果讨论不同影响因素对埋地悬空管道的应力、应变的影响情况。为了提高埋地悬空管道的安全评估效率,应用VB编程软件,建立埋地悬空的管道评估系统。结果表明:埋深越大,悬空管道应力、应变变化小;壁厚越小,悬空管道应力、应变变化大;埋藏在砂土中的管道相较粘土中的管道更易发生屈服;处于明悬中的埋地管道相较暗悬管道更易屈服。     

含局部减薄缺陷管道剩余强度和剩余寿命的分析预测

局部减薄是压力管道缺陷中常见的一种体积型缺陷,会导致压力管道的剩余强度、承载能力和安全可靠性急剧下降,还会使疲劳裂纹、管体变形、管内输送物料泄漏甚至管道爆破等情况的概率增大,使用寿命降低直至损坏失效。为了防止局部减薄带来的危害,采用ANSYS有限元分析软件,以方形缺陷为研究对象,通过改变缺陷的轴向长度、宽度和深度,考察它对剩余强度和等效应力的影响,并结合采油厂实际数据进行管道寿命预测。     

基于ANSYS有限元法的外腐蚀管道剩余强度和剩余寿命的研究

采用ANSYS有限元软件,结合大庆油田采油六厂埋地管道的实际工况,对含外腐蚀缺陷的管道进行了分析,研究了不同形状下缺陷长度、宽度及深度等因素对管道失效的影响,以管道实测缺陷为依据,用ANSYS计算了管道的剩余强度,根据失效准则并结合实测数据,确定了腐蚀管道的剩余寿命。结果表明:对于平底方形缺陷,缺陷长度和深度对失效的影响都有临界值,深度是影响失效的一个重要因素;对于椭圆形缺陷来说,缺陷长度和深度对失效的影响成正比,缺陷宽度对失效的影响成反比关系。ANSYS有限元法为寿命预测提供了必要的保障,对工程应用有重要的参考价值。     

非均匀沉降下沿海天然气埋地管道安全运行分析

埋地天然气管道运行安全受地基非均匀沉降现象影响严重。为确保管道安全运行，通过对沿海地区埋地天然气管道进行应力监测，获取管道在地基非均匀沉降影响下的环向、轴向附加应力，并结合管道工作内压进行管道应力校核。基于ANSYS软件建立埋地天然气管道有限元模型，对比分析应力监测实际值与数值模拟结果，验证了应力监测数据的有效性和有限元模型的可行性。进一步通过有限元数值模拟探究管道内径、壁厚和埋土参数对管道应力的影响。数值模拟结果表明：在管道敷设阶段，通过减小管道内径、适当增加管道壁厚和选择较硬的埋土可以减小地基非均匀沉降对管道的影响。研究成果可为受地基非均匀沉降影响的埋地天然气管道运行安全提供参考。     

水分迁移与管道埋深对土壤温度场的影响

管道埋深和土壤中的水分迁移对于冻土区埋地管道土壤温度场的研究有着重要的影响,研究水分迁移和管道埋深对温度场的影响,利用数值模拟的方法进行计算,并对计算结果进行了分析,结果表明,在冻土区,埋深越大,周围土壤的温度越高;土壤含水量越大,土壤的温度越高;同时对比不同含水量和不同埋深对温度场的影响可得埋深越小,不同含水量之间的土壤温度差就越大。     

埋地管道总传热系数影响因素研究

利用软件对不同管径的埋地管道总传热系数的因素进行计算,确定管道保温层厚度、保温层传热系数、管道埋深、土壤导热系数因素对管道总传热系数均产生影响,且管径越大,影响越大。管道总传热随管道保温层厚度、管道埋深增大而减小,随管道保温层系数、土壤导热系数增大而增大。各因素的影响程度由大到小依次为：保温层导热系数、保温层厚度、土壤导热系数、土壤埋深。     

带腐蚀缺陷采油管线剩余强度和剩余寿命的评价

为了评价某采油厂采油管道实际工况,基于ANSYS有限元法对管道腐蚀缺陷进行模拟,研究了不同缺陷类型下,缺陷长度、宽度、深度因素对管道失效的影响,分析了不同腐蚀类型缺陷对管道最大工作压力的影响。利用检测数据,对管道最大腐蚀速率进行了计算,并对管道剩余寿命进行了预测。结果表明:缺陷长度和深度是管道失效的直接影响因素,等效应力和工作压力成正比关系,管线的剩余寿命为10.2 a。此结果对管道的安全运行及维护具有重要的参考价值。     

腐蚀管道剩余强度评价的影响参数分析

剩余强度评价方法 ASME B31G、修正的ASME B31G/RSTRENG和DNV-RP-F101中的流变应力、鼓胀系数和腐蚀缺陷投影面积对管道剩余强度评价均有一定的影响。管材的钢级越高,不同定义的流变应力之间差异越小,流变应力对剩余强度评价结果影响就越小;腐蚀缺陷轴向长度越大,不同定义的鼓胀系数之间差异越大,鼓胀系数对剩余强度评价结果影响就越大。     

周期性边界条件下埋地热油管道传热影响因素的分析

建立土壤多孔介质模型,采用有限容积法对地表温度周期性波动条件下埋地热油管道非稳态传热过程进行数值计算。考虑了土壤中水相、气相迁移对管道传热的影响,对比分析了有、无保温层及保温层厚度、保温层导热系数、土壤导热系数、土壤含水率、管径、埋深等因素对埋地管道非稳态传热规律的影响。研究表明：保温层厚度、导热系数、土壤导热系数对埋地热油管道非稳态传热的影响相对较大。管径、埋深对管道传热的影响相对次之,且埋深对管道的影响冬季远要大于夏季,而土壤含水率对管道传热的影响相对较小。     

多因素综合作用下高寒地区输油管道剩余寿命的预测

文章将基于高寒地区管道的低温环境,针对此类环境中长输管道内腐蚀监测较为困难的现状,对其剩余寿命进行预测。首先利用ANSYS仿真软件,建立了含有内腐蚀缺陷的高寒地区管道有限元仿真模型,然后对多因素作用下该模型内腐蚀缺陷处的最大等效应力的变化情况进行了分析,得到对管道缺陷处的最大等效应力影响最大的因素是腐蚀深度。在此基础上,采用有限元分析方法对管道的失效压力进行分析,最后选取理论寿命预测公式对高寒地区含有内腐蚀缺陷输油管道的剩余寿命进行了预测。结果表明,在腐蚀坑极限深度9 mm时,管道的已使用年限为36.76年。在已知管道设计寿命时,即可得到管道任意壁厚下的剩余寿命。这为高寒地区管道的内腐蚀监测及确定管道的检修周期提供了有效的帮助。