含腐蚀缺陷高强度管线钢在活动断层中的反应分析

发布时间：2020-06-13 15:39

【摘要】：随着国民经济发展、工业化水平及对环境要求的提高,人们对天然气等清洁能源的需求和依赖量逐年增加,管道是目前我国油气输运最主要和有效的方式,被称为重要的生命线系统。但由于管道多埋设于地下,穿跨越范围广阔,沿线地质环境复杂,极易受到如地震断层、滑坡、崩塌、地面塌陷等各种地质灾害的威胁,同时在管道运行中难以避免腐蚀问题,造成管道失效破坏。天然气能源的稳定、持续供应已成为我国工农业及居民稳定生产生活的重要保障,因此确保油气管道的安全性和可靠性对于管网的能源输送起着至关重要的作用。本论文以在活动断层作用下的含腐蚀缺陷X70管道为研究对象,采用非线性数值模拟分析研究其在不同缺陷参数、管道运行参数、断层参数下跨断层埋地管道的影响规律,为腐蚀缺陷管道在断层作用下的安全运行评价提供理论支持。本文主要研究内容如下:调研分析当前跨断层埋地管道主要研究方法、进展及目前含缺陷管道安全评价准则在高强度钢的适用性。利用有限元软件建立穿越走滑断层三维含腐蚀管土作用模型,其中管道和土体采用C3D8R实体单元,分别采用Mohr-Coulomb模型、Ramberg-Osgood模型描述土体和管道的应力应变弹塑性性质;采用面对面的离散方式及硬接触和罚函数描述管土间的法向和切线接触摩擦;通过模型尺度试算确定50m×10m×10m的计算区域,并采用均匀壁厚缺陷作为管体材料的缺陷形状。采用该含腐蚀缺陷的三维管土模型对腐蚀缺陷参数:缺陷环向方位、缺陷轴向位置、缺陷深度、缺陷长度、缺陷宽度,管道影响参数:管道内压、管道埋深,断层参数:断层位错、断层倾角、断层类型共计10个敏感性因素进行分析,研究埋地管道在不同参数作用下缺陷区域及原力学峰值处应力应变的变化趋势,探索管道在该工况下的力学特征。对目前常用ASME B31G、API579、PCORRC、DNV-RP-F101四种腐蚀缺陷评价方法计算其环向失效应力对不同工况下管道缺陷处应力进行分析评价,建议对于含腐蚀缺陷管道在断层错动下的安全性分析选择合适的评价方法进行适用性评价;单一使用基于应力的评价方法对腐蚀缺陷处的应力评价不能完全确定管道是否安全,还需采用基于应变的评价标准对断层影响区域管道最大应变进行二次安全评价,确保管道的安全运行。
【图文】：

图 4-1 PSI 单元示意图Figure 4-1 Schematic diagram of the PSI unit该模型运行效率最高，，可方便计算数百公里距离管线，但该单元只有位移度，对含腐蚀缺陷管线模拟较为困难。

模型装配图
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE988.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 冯欣鑫;余杨;徐立新;王谦;余建星;冯丽梅;;双腐蚀缺陷海底管道临界失效压力[J];中国海洋平台;2018年05期

2 张金源;秦晶晶;宋天旭;;管线钢腐蚀缺陷评价方法研究与应用[J];材料导报;2016年S2期

3 崔铭伟;魏登峰;高嘉喜;封子艳;易冬蕊;张书勤;张月明;曹学文;;双腐蚀缺陷管道剩余强度计算方法[J];表面技术;2016年08期

4 封子艳;南蓓蓓;杨志刚;崔铭伟;曹学文;;不同尺寸双腐蚀缺陷管道剩余强度研究[J];油气田环境保护;2015年03期

5 曹斌;王海清;;输气管道内腐蚀缺陷剩余强度评估方法分析[J];石油工业技术监督;2013年01期

6 杨专钊;刘道新;张晓化;;含平底型腐蚀缺陷钢管剩余强度的有限元求解和实验验证[J];中国腐蚀与防护学报;2013年04期

7 张日向;顾孜昌;姜萌;;考虑双腐蚀缺陷影响的内压钢管有限元分析[J];钢结构;2010年02期

8 李秦;热水锅炉腐蚀缺陷原因及预防分析[J];机械研究与应用;2004年06期

9 李绵];;黄铜药筒裂纹缺陷的分析[J];表面技术;1989年06期

10 唐东林;唐圳雄;丁超;侯军;;基于多尺度特征的储罐腐蚀缺陷面积量化[J];电子测量与仪器学报;2019年08期

相关会议论文 前10条

1 巨西民;莫润阳;;石油钻杆内壁体积型腐蚀缺陷的超声检测[A];无损检测专业委员会第七届年会论文集[C];2000年

2 李金武;Glenn M Light;Hegeon Kwun;;海洋平台支撑导管腐蚀缺陷的检测和监测技术[A];山东石油学会第六届腐蚀与防护技术学术交流会专刊[C];2008年

3 巨西民;姚欢;祁龙;易冬蕊;;在役石油管道腐蚀缺陷超声导波检测应用技术[A];2012陕西省第十三届无损检测年会论文集[C];2012年

4 黄贤滨;刘小辉;谢守明;叶成龙;;基于可靠性的油气长输管道腐蚀缺陷风险评估方法[A];压力容器先进技术——第八届全国压力容器学术会议论文集[C];2013年

5 陈占锋;沈小丽;金志江;;体积型腐蚀缺陷压力管道爆破概率的失效窗口法[A];压力容器先进技术—第九届全国压力容器学术会议论文集[C];2017年

6 王联伟;董绍华;路民旭;;X60钢管道腐蚀缺陷失效及修复分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

7 刘中河;孙发;赵永福;;油气管道腐蚀实验和预测模型研究[A];中国燃气运营与安全研讨会（第九届）暨中国土木工程学会燃气分会2018年学术年会论文集（上）[C];2018年

8 王艺环;冼国栋;刘思铭;;含腐蚀缺陷悬空管道的考虑多个变量相关性的非概率时变可靠性分析[A];四川省机械工程学会第三届学术年会论文集[C];2018年

9 刘海峰;何仁洋;孟涛;鲁新如;张智;;低频导波与远场涡流组合技术在工业管道管体腐蚀缺陷检测中的应用研究[A];压力管道技术研究进展精选集——第四届全国管道技术学术会议[C];2010年

10 魏勤;骆英;许伯强;;基于超声导波检测具有锥形深度剖面的表面腐蚀缺陷的研究[A];第十三届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2012年

相关重要报纸文章 前3条

1 通讯员 匙胜利 吴枫;国内首台管道多功能复合检测器现场应用[N];石油管道报;2016年

2 记者 孙兆光　通讯员 王艳双;为“国脉”穿上多层“安全外衣”[N];中国石油报;2011年

3 本报记者 滕继濮;油气命脉里的“机器医生”[N];科技日报;2013年

相关博士学位论文 前5条

1 马明利;庆—哈输油管道腐蚀缺陷评估与补强技术研究[D];东北石油大学;2011年

2 叶皓;外压及组合载荷下含腐蚀缺陷海底管道屈曲失稳研究[D];浙江大学;2017年

3 崔钺;含内腐蚀缺陷高强钢输气管道剩余强度的评估方法研究[D];北京交通大学;2015年

4 杨志军;铁磁性平板腐蚀缺陷多通道漏磁信号的反演与重构[D];东北石油大学;2011年

5 丁鹏;海底管线安全可靠性及风险评价技术研究[D];中国石油大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 缪文振;含腐蚀缺陷高强度管线钢在活动断层中的反应分析[D];长江大学;2019年

2 吴佳丽;含腐蚀缺陷X80管道失效分析[D];西南石油大学;2018年

3 张浩;冻土区含腐蚀缺陷埋地管道安全性研究[D];东北石油大学;2018年

4 钟自成;应力和物理化学耦合条件下海底管道剩余强度评价[D];中国石油大学（北京）;2017年

5 华创;含腐蚀缺陷压力管道剩余强度研究[D];中国石油大学（北京）;2017年

6 沈小丽;深水夹层管在外压下的稳定性研究[D];浙江大学;2017年

7 陈建升;基于MFL多维分量的储罐钢板腐蚀缺陷检测研究[D];天津工业大学;2018年

8 张楠;含腐蚀缺陷钢质燃气管道剩余强度研究[D];广东工业大学;2018年

9 杨浩;铝蜂窝结构材料腐蚀缺陷的脉冲涡流检测技术研究[D];南昌航空大学;2017年

10 王亚洲;含腐蚀缺陷输油管道抗震完整性及修复措施研究[D];中国石油大学(华东);2016年

本文编号：2711386