泄漏水管射流冲蚀作用下的城市地下相邻天然气管道风险评估研究
发布时间：2023-03-18 14:29
随着城市地下管道大量建设和城镇区域不断扩张,地下供水管道与地下天然气管道并行交叉情况越来越多。地下天然气管道在服役过程中,若受相邻水管泄漏而产生的水砂射流冲蚀影响,易导致管道发生失效泄漏,进而导致灾难性的事故后果。因此,针对这种普遍性、隐蔽性、危害性高的场景,研究泄漏水管的射流冲蚀作用下地下相邻天然气管道风险评估方法,对管道安全运营具有重要的工程意义。主要研究内容如下:(1)冲蚀磨损速率模型研究及射流冲蚀作用下天然气管道可靠性分析。考虑管材的临界应变和砂粒在管壁表面形成塑变脊的影响,基于“切削-变形”机理,推导改进的冲蚀磨损速率模型;结合Fluent模拟水管泄漏射流获得射流冲蚀面积和冲击速度分布,在最小壁厚准则的基础上建立天然气管道极限状态方程,采用Monte-Carlo方法对该场景下天然气管道进行失效概率计算和参数敏感性分析。最后,基于射流冲蚀作用下地下相邻天然气管道的失效概率提出水管与天然气管道的敷设安全间距。(2)地下天然气管道典型管材水砂射流冲蚀磨损实验。以管材常用的20号钢材为研究对象,进行不同喷射角度、砂粒粒径条件下的实验。通过观察试样磨损表面形貌,分析砂粒对20号钢材在不...
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状与分析
1.2.1 冲蚀磨损机理研究现状
1.2.2 冲蚀磨损速率模型研究现状
1.2.3 油气管道风险评估研究现状
1.2.4 当前研究存在的不足
1.3 主要研究内容与思路
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 论文技术路线
第二章 冲蚀磨损速率模型及射流冲蚀作用下天然气管道可靠性分析
2.1 引言
2.2 管道可靠性分析基本原理
2.3 射流冲蚀磨损速率预测模型
2.3.1 模型构建
2.3.2 冲蚀磨损速率模型对比
2.4 水管泄漏射流数值模拟
2.4.1 仿真模型建立与验证
2.4.2 射流流场仿真结果
2.5 射流冲蚀作用下相邻天然气管道失效概率计算
2.5.1 极限状态方程构建
2.5.2 失效概率曲线分析
2.5.3 随机参数敏感性分析
2.5.4 管道安全间距计算
本章小结
第三章 地下天然气管道典型管材水砂射流冲蚀磨损实验
3.1 引言
3.2 水砂射流冲蚀磨损实验平台及实验设计
3.2.1 水砂射流冲蚀磨损实验平台
3.2.2 水砂射流冲蚀磨损实验设计
3.3 20号钢冲蚀特性实验结果分析
3.3.1 试样表面形貌变化分析
3.3.2 喷射角度对试样冲蚀磨损的影响
3.4 冲蚀磨损速率模型验证
3.4.1 砂粒颗粒速度计算
3.4.2 砂粒冲蚀磨损速率预测方程验证
本章小结
第四章 泄漏水管射流冲蚀作用下地下相邻天然气管道风险评估方法构建
4.1 引言
4.2 风险评估基本概念与方法
4.3 地下相邻天然气管道事故发生概率分析
4.3.1 水管泄漏概率取值
4.3.2 射流方向有效因子
4.3.3 地下相邻天然气管道泄漏气体点燃概率
4.4 地下天然气管道事故后果损失分析
4.4.1 事故后果伤害形式
4.4.2 事故后果伤害模型
4.5 地下天然气管道事故风险评估标准
4.5.1 地下天然气管定量风险计算模型
4.5.2 天然气管道风险可接受准则
本章小结
第五章 泄漏水管射流冲蚀作用下地下相邻天然气管道事故风险评估工程案例
5.1 引言
5.2 管线基本结构参数及服役环境
5.3 地下相邻天然气管道事故发生概率计算
5.4 地下天然气管道事故后果计算
5.4.1 TNT当量法
5.4.2 爆炸冲击波事故后果计算
5.5 泄漏水管射流冲蚀作用下地下相邻天然气管道事故风险评估
5.5.1 个人风险计算
5.5.2 社会风险计算
5.6 风险防控措施
5.6.1 管道安全间距
5.6.2 水管检漏周期
5.6.3 管道埋土粒径选取
本章小结
结论与展望
结论
研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3763308
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状与分析
1.2.1 冲蚀磨损机理研究现状
1.2.2 冲蚀磨损速率模型研究现状
1.2.3 油气管道风险评估研究现状
1.2.4 当前研究存在的不足
1.3 主要研究内容与思路
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 论文技术路线
第二章 冲蚀磨损速率模型及射流冲蚀作用下天然气管道可靠性分析
2.1 引言
2.2 管道可靠性分析基本原理
2.3 射流冲蚀磨损速率预测模型
2.3.1 模型构建
2.3.2 冲蚀磨损速率模型对比
2.4 水管泄漏射流数值模拟
2.4.1 仿真模型建立与验证
2.4.2 射流流场仿真结果
2.5 射流冲蚀作用下相邻天然气管道失效概率计算
2.5.1 极限状态方程构建
2.5.2 失效概率曲线分析
2.5.3 随机参数敏感性分析
2.5.4 管道安全间距计算
本章小结
第三章 地下天然气管道典型管材水砂射流冲蚀磨损实验
3.1 引言
3.2 水砂射流冲蚀磨损实验平台及实验设计
3.2.1 水砂射流冲蚀磨损实验平台
3.2.2 水砂射流冲蚀磨损实验设计
3.3 20号钢冲蚀特性实验结果分析
3.3.1 试样表面形貌变化分析
3.3.2 喷射角度对试样冲蚀磨损的影响
3.4 冲蚀磨损速率模型验证
3.4.1 砂粒颗粒速度计算
3.4.2 砂粒冲蚀磨损速率预测方程验证
本章小结
第四章 泄漏水管射流冲蚀作用下地下相邻天然气管道风险评估方法构建
4.1 引言
4.2 风险评估基本概念与方法
4.3 地下相邻天然气管道事故发生概率分析
4.3.1 水管泄漏概率取值
4.3.2 射流方向有效因子
4.3.3 地下相邻天然气管道泄漏气体点燃概率
4.4 地下天然气管道事故后果损失分析
4.4.1 事故后果伤害形式
4.4.2 事故后果伤害模型
4.5 地下天然气管道事故风险评估标准
4.5.1 地下天然气管定量风险计算模型
4.5.2 天然气管道风险可接受准则
本章小结
第五章 泄漏水管射流冲蚀作用下地下相邻天然气管道事故风险评估工程案例
5.1 引言
5.2 管线基本结构参数及服役环境
5.3 地下相邻天然气管道事故发生概率计算
5.4 地下天然气管道事故后果计算
5.4.1 TNT当量法
5.4.2 爆炸冲击波事故后果计算
5.5 泄漏水管射流冲蚀作用下地下相邻天然气管道事故风险评估
5.5.1 个人风险计算
5.5.2 社会风险计算
5.6 风险防控措施
5.6.1 管道安全间距
5.6.2 水管检漏周期
5.6.3 管道埋土粒径选取
本章小结
结论与展望
结论
研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3763308
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