海底管道的动力分析与损伤检测技术研究

发布时间：2020-06-08 10:29

【摘要】：本文采用理论分析和数值模拟方法，对海底管线进行了动力分析，总结了海底管线损伤类型与各种检测方法，并用有限元法对管线的漏磁检测进行了数值模拟。 首先以胜利埕岛油田的海底管线为例，进行了受力分析和动力响应分析。建立了海底输油管线在外载荷作用下的振动微分方程，利用有限元方法建立海底悬跨管道模型，然后对其进行了模态分析，进行浪致振动分析，并进行海底管线海流引起的顺流向振动分析。结果认为，当出现掏空现象时，由于水平管段的悬空，于是在波浪荷载作用下，振动引起弯管处及弯管处管卡的应力最大，，在循环应力作用下，管线的疲劳寿命容易降低。考虑腐蚀或焊接缺陷等因素，则立管根部的焊缝是疲劳损伤或脆性开裂的薄弱环节。 其次，分析了海底管线损伤的原因和损伤的类型，论述了各种管外损伤检测方法、管内损伤检测方法、腐蚀损伤检测方法的基本原理和优缺点，介绍了相关规范对管线损伤检测的有关规定。按照成因可以将管线的损伤划分为三大类，即腐蚀损伤，机械损伤和焊接损伤；在各种损伤检测方法中，磁通检测爬行器能被用于各种类型的管道，因为传感器和管道壁之间不需要耦合介质，但只能精确的给出金属损失超过管道壁厚20％的腐蚀量：超声波爬行器比高分辨率的漏磁检测爬行器价格高，但比其敏感性高，最小能够检测到腐蚀量为管道壁厚10％的腐蚀和腐蚀增量为1％-2％的金属损耗，但仅限于用在输送液体的管道上。另外，介绍了ASME、API、DNV等规范对损伤检测的规定和检测方法，为制定损伤检测标准提供参考。 最后，对漏磁检测进行了数值模拟。分析了漏磁检测的理论模型，并利用大型有限元软件ANSYS建立了有限元计算模型。模拟损伤发生时的漏磁信号，与没有发生任何损伤时的检测信号进行对比。通过对不同尺寸的损伤进行漏磁检测模拟，可以得出，漏磁信号的峰峰值与缺陷深度呈近线性关系，缺陷越深，则漏磁信号越强。漏磁信号的峰峰值随着缺陷长度增加而降低，但降低的幅值并不很明显。漏磁信号的峰峰值随着缺陷长度增加而降低，但降低的幅值并不很明显。还针对噪声存在下的漏磁检测信号进行了研究。
【图文】：

海底管线作为海洋油气集输与储运系统的一个重要组成部分，海底管线老化、破损引起和人为偷盗等原因引起的油气泄漏问题己日益成为油田必须严肃面对的挑战。目前，堤岛海域已铺设了上百公里的海底管线，如图1.1所示。随着时间的推移，有些管线已接近设计年限，因此对海底管线进行检测是保证其正常

2.5.2海底悬跨管线浪致振动响应分析2.5.2.1悬跨管线在自重作用下的挠曲线悬跨管线在自重作用下的挠曲线如图2.13所示，其最大挠度为0.375米。图2.13悬跨管线的挠曲线2.5.2.2悬跨管线在波浪荷载作用下的振动响应悬跨管线的动态响应分析采用逐步积分的时程分析法计算，t二0.01秒，结构阻尼采用瑞利阻尼如式(2.16)，逐步积分采用C[1一aM[1+刀[K}时间步长取△Newmark法。(2.16)其中a=2和!田3山I+口3，刀二2否田一+山3悬跨管线跨中的位移时程响应如图2.14一2.巧所示，其中图2.14为z向(铅直方向)，可以看出z向的位移在起始阶段较大
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：P756.2

【引证文献】

相关期刊论文 前1条

1 殷丽秋;吴明;修连强;曹彦青;;油气管道的腐蚀行为与防护技术[J];当代化工;2013年06期

本文编号：2702947