腐蚀输油管道的承载性能研究

发布时间：2017-04-03 00:01

  本文关键词：腐蚀输油管道的承载性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自油气产业诞生以来,管道安全事故一直威胁着管道运输业的持续发展,同时也给国民经济和生态环境带来了不可估量的损失。作为长输管道失效破坏的主要原因之一,腐蚀缺陷在一定的条件下极易引发安全事故。因此,腐蚀管道承载性能的准确评估是保证长输管道安全运行的前提。本文简要介绍了腐蚀管道剩余承载力的ANSI/ASME B31G评价准则和有限元分析方法,并通过分析两种方法的适应性证明了有限元方法比B31G准则拥有更精确的评价结果。结合力学理论推导和有限元模拟分析研究了埋地输油管道内部流体主要作用力和外部土壤压力的作用效果,证实静压是埋地输油管道承受的最大作用力,且沿着管道流动方向不同位置处的静压值不同,与静压相比管周土压力对管道承载能力的影响整体上十分微小。借助有限元软件ANSYS建立了腐蚀输油管道的有限元分析模型,探讨了管道模型长度和材性、缺陷模型表面投影形状和深度过渡形状对应力分布和剩余强度的影响。表明管道模型拥有一个最佳模型长度,管道两端固定约束处的应力集中只会在最佳模型长度范围内对中部缺陷区域受力产生影响;对X52、X60、X70三种钢管而言,管道模型钢号在一定弹性范围内压下(13.5MPa左右)不影响受力。缺陷模型表面投影形状决定应力集中的分布位置和底面应力的分布形状,其中尖角比圆弧、小曲率圆弧比大曲率圆弧更易降低腐蚀管道的剩余强度;深度过渡形状影响弹性阶段的应力分布,深度上沿圆弧过渡能减小应力集中对剩余强度的影响。最后通过对比缺陷管道压力爆破试验结果验证了有限元分析模型的正确性。
【关键词】：腐蚀管道 承载性能 有限元分析 缺陷模型
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE988.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 选题背景和研究意义8-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-17
• 1.3 主要研究内容17-18
• 2 埋地输油管道腐蚀缺陷概述18-28
• 2.1 埋地输油管道腐蚀特点18-20
• 2.1.1 埋地输油管道腐蚀诱因18-19
• 2.1.2 埋地输油管道腐蚀分类19-20
• 2.2 ANSI/ASME B31G准 则和有限元分析方法的对比20-27
• 2.2.1 B31G准 则和改进的B31G准 则20-23
• 2.2.2 有限元分析方法23-25
• 2.2.3 B31G法 和有限元法的对比25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 埋地输油管道受力分析28-45
• 3.1 管道内部流体作用力分析28-36
• 3.1.1 管道内部流体作用力公式推导28-31
• 3.1.2 实例计算31-33
• 3.1.3 数值分析33-36
• 3.2 管道外部管土作用力分析36-44
• 3.2.1 管周土压力计算37-41
• 3.2.2 管周土压力对管道承载力的影响41-43
• 3.2.3 管周土压力对管道变形的影响43-44
• 3.3 本章小结44-45
• 4 腐蚀输油管道的有限元分析45-64
• 4.1 腐蚀输油管道的有限元模型建立45-52
• 4.1.1 钢管模型45-47
• 4.1.2 土体模型47-49
• 4.1.3 腐蚀缺陷模型49-51
• 4.1.4 网格划分和载荷施加51-52
• 4.1.5 失效准则52
• 4.2 管道模型对有限元分析结果的影响52-56
• 4.2.1 管道长度的影响52-54
• 4.2.2 管道材性的影响54-56
• 4.3 缺陷模型几何形状探讨和有限元模型验证56-62
• 4.3.1 缺陷模型表面投影形状56-59
• 4.3.2 缺陷模型深度过渡形状59-62
• 4.4 本章小结62-64
• 5 结论及展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果71

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