内压作用下腐蚀供水管道的剩余强度研究

发布时间：2020-08-13 10:22

【摘要】：给水管网是给水系统中的重要组成部分,是现代都市正常运转不可或缺的一部分。金属管道作为主要给水管材之一,在如今的给水管网中仍占据较大比例,随着金属管道使用年限的增加,管道腐蚀现象的加重会造成壁厚减薄进而引起管道承压能力下降,甚至会导致管道局部腐蚀穿孔泄漏或爆管事故的发生。为了更好地把握管道的腐蚀情况,确定腐蚀对管道结构完整性的危害程度,有必要对腐蚀给水管道极限承载力带来的影响进行研究并对管道的剩余强度进行评估,确保管道在服役期限内的安全使用。目前国内对于腐蚀管道的研究大多集中在油气管道,大多通过收集国内外实验数据来研究管道参数或腐蚀缺陷参数对腐蚀管道极限承载力的影响。本文通过实验更真实地研究缺陷对管道极限承载力的影响,同时进行了数值计算,并将之与实验结果进行了对比分析。在实验部分,为研究腐蚀镀锌管道极限承载力在内压作用下的变化规律,本文以D50镀锌钢管为研究对象,分别在管壁内外通过人工方式制造圆形、矩形等不同形状、不同深度的损伤,采用自动液压爆破试验机进行管道的爆破实验,分析总结缺陷位置及深度对试件管道失效压力的影响。通过测量和分析由加载初期到破坏过程中管道内壁纵向和横向应变变化,研究了管道应力的变化情况,分析了不同缺陷位置及不同缺陷深度下管道破坏模式的变化规律。最后得出结论:缺陷深度与管道极限承载力成负相关;同等深度下内腐蚀对极限承载力的影响比外腐蚀大;缺陷的存在使管壁应变和所施加的压力之间呈现非线性变化关系。在数值计算部分,本文利用有限元分析软件ABAQUS,计算腐蚀缺陷管道极限承载力,通过数值计算结果对比分析腐蚀缺陷长度、腐蚀缺陷深度等参数对腐蚀管道极限承载力的影响,并将数值计算结果与实验数据进行对比分析。本文对腐蚀管道在内压作用下的剩余强度评价方法进行了归纳整理,研究各种评价方法中主要参数对腐蚀管道极限承载力的影响。通过实验数据来验证已有腐蚀管道剩余强度评价方法的准确性,对比分析在不同缺陷形状、缺陷长度、缺陷深度条件下各个评价方法的优缺点、使用范围及局限性。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991.33
【图文】：

金属损失,腐蚀缺陷,有效面积

图２．１腐蚀缺陷金属损失有效面积计算逡逑２．１邋Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ邋ａｒｅａ邋ｏｆ邋ｍｅｔａｌ邋ｌｏｓｓ邋ｆｏｒ邋ｃｏｒｒｏｓｉｏ更为详细的分析方法，如运用有限元法分析可能会影响到结果精确度的因素，例如材料荷、边界条件及约束、不连续性、缺陷对载荷．８５－面积法逡逑１Ｇ评价准则的基础之上，Ｋｉｅｆｎｅｒ和Ｖｉｅｔｈ重新变应力，并对腐蚀缺陷的形状进行了更为详算程序减少了邋Ｂ３１Ｇ评价方法过于保守的ａｉｎｉｎｇ邋ｓｔｒｅｎｇｔｈ邋ｏｆ邋ｃｏｒｒｏｄｅｄ邋ｐｉｐｅ）方法。逡逑法是基于Ｂ３１Ｇ方法获得的，主要用于含外腐

实验装置图,实验仪器,技术参数

测得其失效压力，得到实验管道的极限承载力。逡逑本文采用型号为Ｐ１０１１－Ａ－１２５的自动液压爆破试验机进行管道爆破实验，实逡逑验装置如图３．１所示。逡逑图３．１实验装置图逡逑Ｆｉｇ．３．１邋Ａ邋ｓｃｈｅｍｅ邋ｏｆ邋ｓｅｔｕｐ逡逑实验仪器以自来水为介质向管道内部输送压力。实验仪器的具体技术参数罗逡逑列如下。图３．２所示为实验仪器输出的主要数据图表，用以得到管道的失效压力逡逑即极限承载力。逡逑实验仪器技术参数介绍：逡逑１？压力输出：３０－１２５ＭＰａ；逡逑２．

加载时间,实验仪器,技术参数,极限承载力

【参考文献】