含缺陷油氣管道大變形條件下安全評(píng)定系統(tǒng)研究

李軍濤

摘要：在油氣管道生產(chǎn)管理中，地質(zhì)災(zāi)害下管道的安全評(píng)定技術(shù)研究是一個(gè)重要問題。本文在系統(tǒng)分析地質(zhì)災(zāi)害引起的管道大變形下的應(yīng)力狀態(tài)以及綜合考慮管道表面體型缺陷等影響因素的基礎(chǔ)上，利用ANSYS有限元分析軟件的二次開

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害;油氣管道;安全評(píng)定

我國油氣長輸管線穿越地域類型復(fù)雜，往往遭遇各種潛在的地質(zhì)災(zāi)害和洪水災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害包括活動(dòng)斷裂帶、滑坡、滑塌、崩塌、泥石流、濕陷性黃土、沖溝等。例如：蘭成渝管道所經(jīng)過的大部分地區(qū)處于我國西南地區(qū)，地形復(fù)雜，河流眾多，而且雨季較長，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)埋地管道在洪水沖刷下形成局部懸空，野外管道在洪水的沖刷下產(chǎn)生橫向漂移等自然災(zāi)害現(xiàn)象。這兩種自然災(zāi)害均會(huì)造成管道發(fā)生較大的變形和位移，管壁處產(chǎn)生較大的軸向應(yīng)力，結(jié)合內(nèi)壓的作用下，會(huì)對(duì)管道的安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的危害，尤其是對(duì)于有局部缺陷的管道影響更大，另外，過量的塑性變形還會(huì)導(dǎo)致管道發(fā)生塑性斷裂失效。因此，對(duì)大變形管道的安全評(píng)定技術(shù)進(jìn)行研究，就成為油氣管道生產(chǎn)管理的一個(gè)重要課題。

1軟件的實(shí)現(xiàn)方法和管道力學(xué)模型

1.1實(shí)現(xiàn)方法

1.2管道力學(xué)模型的建立

2管道安全評(píng)定

長輸管道由于地質(zhì)運(yùn)動(dòng)，，洪水沖刷等外力作用可能會(huì)發(fā)生彎曲變形。過量的彎曲變形不僅可能導(dǎo)致管壁斷裂，而且會(huì)引起管道發(fā)生塑性變形從而使管體材料硬化，進(jìn)而導(dǎo)致管體對(duì)裂紋的止裂能力下降;也有可能會(huì)在管壁的內(nèi)壓應(yīng)力局部作用區(qū)域?qū)е鹿荏w發(fā)生屈服失效也有可能會(huì)在管壁的內(nèi)壓應(yīng)力局部作用區(qū)域?qū)е鹿荏w發(fā)生屈服失效。因此，，從管道安全運(yùn)行的角度出發(fā)，必須對(duì)發(fā)生了彎曲大變形的管道進(jìn)行安全評(píng)定。本文對(duì)大變形管道的安全評(píng)定方法有兩種，分別是最大應(yīng)力法安全評(píng)定和GB/T19624-2004國家標(biāo)準(zhǔn)安全評(píng)定。

標(biāo)準(zhǔn)安全評(píng)定。

2.1最大應(yīng)力法進(jìn)行評(píng)定

2.2國家標(biāo)準(zhǔn)安全評(píng)定

系統(tǒng)對(duì)含缺陷管道的安全評(píng)定可采用GB/T19624-2004進(jìn)行評(píng)定。GB/ T19624-2004作為我國最新的在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮了管道材料性能、缺陷尺寸、工況載荷等評(píng)定參量的影響，為工程應(yīng)用提供了一個(gè)適用的評(píng)定方法。具體方法如下：

3軟件的主要界面及分析實(shí)例

3.1分析參數(shù)輸入界面

用戶界面模塊主要完成系統(tǒng)和用戶的交互。用戶界面模塊包括計(jì)算參數(shù)輸入和程序調(diào)用兩部分。計(jì)算參數(shù)輸入部分的主要功能是負(fù)責(zé)輸入諸如管道性能參數(shù)、載荷、缺陷尺寸等。

3.2分析實(shí)例

3.2.1實(shí)例1

某管道懸空且管體有腐蝕缺陷，管線鋼類型52，m，m，土壤類型為軟塑粉質(zhì)粘土，土壤類型為軟塑粉質(zhì)粘土，#，#，90#，MPa，MPa，9MPa，管線鋼彈氏模量，MPa（模型幾何參數(shù)略）;在參數(shù)輸入界面中輸入管道的各基本參數(shù)，進(jìn)行有限元分析，并綜合應(yīng)用最大應(yīng)力和國家標(biāo)準(zhǔn)安全評(píng)定方法對(duì)懸空管道進(jìn)行安全評(píng)定。建立起懸空管道的等效應(yīng)力云圖，可以生成懸空管道最大應(yīng)力法和國家標(biāo)準(zhǔn)安全評(píng)定結(jié)果。從仿真結(jié)果中可以看出，懸空管道最大應(yīng)力約為385.2MPa，

4結(jié)論

綜上所述，工程人員在事故現(xiàn)場通過對(duì)油氣管道安全評(píng)定系統(tǒng)輸入一些簡單的管道基本參數(shù)，就能夠準(zhǔn)確的對(duì)管道進(jìn)行安全評(píng)定，，獲取搶修建議。該系統(tǒng)能夠?qū)艿缿铱铡⑵魄闆r進(jìn)行安全評(píng)定，從而提高了對(duì)常用地質(zhì)災(zāi)害下管道安全評(píng)定的效率，實(shí)現(xiàn)了管道有限元分析的參數(shù)化建模和有限元分析的信息化。

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