冻胀对含缺陷管道应力的影响研究

发布时间：2021-05-17 11:13

　　为保障冻土区埋地管线在寒季的安全运营,针对中俄漠加段含腐蚀缺陷埋地管线寒季的冻胀灾害工况,采用ABAQUS建立冻土区三维热固耦合有限元模型,研究了冻胀区长度、缺陷深度、缺陷宽度及缺陷位置等对埋地管道内外壁双层面轴向应力的影响。研究结果表明:当土壤发生冻胀时,管道内、外壁面沿轴向会出现3个高风险失效区,外壁面风险失效区位于距冻胀区0～10 m的非冻胀区和缺陷区域,内壁面风险失效区位于距冻胀区0～5 m的非冻胀区和缺陷区域,内外壁沿轴向Von Mises应力对寒季地表温度敏感性极高,最高可达43%,因此寒季应根据冻胀区长度对高风险失效区管道进行适当补强;当且仅当缺陷位于冻胀区域中轴线时,冻胀将加大腐蚀缺陷处管道失效的可能性;缺陷域内管道内外壁最大Von Mises应力对缺陷深度最敏感,最高可达58%,对冻胀土壤长度、缺陷宽度和寒季温度较敏感,绝对值均达10%以上;各种因素与寒季气温变化多呈非线性关系且二者互相促进加速管道失效。研究结果可为寒季冻土区输油管道的完整性评价及维护检测等提供依据,具有一定的理论指导意义和工程实用价值。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(09)北大核心

【文章页数】：11 页

【文章目录】：
0 引言
1 有限元模型
    1.1 平衡微分方程
    1.2 3D非线性模型
    1.3 模型材料参数
        1.3.1 埋地管道材料特性
        1.3.2 土壤模型
    1.4 有限元模型验证
2 实例分析
    2.1 腐蚀缺陷相对深度的影响
    2.2 冻胀区长度的影响
    2.3 缺陷位置的影响
    2.4 缺陷宽度的影响
3 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元分析的冻土区埋地腐蚀管道力学行为研究[J]. 朱原池,吴玉国.  辽宁石油化工大学学报. 2019(05)
[2]中俄原油管线漠河—加格达奇段冻土环境特性[J]. 高凯,王红梅,黄帅,丁琳,陈克政,蒋成.  黑龙江大学工程学报. 2019(02)
[3]Permafrost warming along the Mo’he-Jiagedaqi section of the China-Russia crude oil pipeline[J]. WANG Fei,LI Guo-yu,MA Wei,MAO Yun-cheng,MU Yan-hu,SERBAN Mihaela,CAI Yong-jun.  Journal of Mountain Science. 2019(02)
[4]基于ANSYS的冻土区油气管道破坏研究[J]. 于东海,任伟,李峰.  能源与环保. 2017(12)
[5]寒区埋地单一腐蚀管线热-固耦合力学分析[J]. 李巧珍,刘扬,罗敏,迟旭.  化工机械. 2017(06)
[6]X60管线钢的本构关系及失效判据[J]. 马廷霞,杨永和,许震,李安军,唐愚.  重庆大学学报. 2014(08)
[7]基于ANSYS的双点腐蚀缺陷管道剩余强度评价[J]. 洪来凤,孙铁,赵志海.  油气储运. 2010(12)
[8]非线性有限元法用于腐蚀管道失效压力预测[J]. 帅健,张春娥,陈福来.  石油学报. 2008(06)
[9]寒区浅埋输油管线冻胀安全性分析[J]. 李南生,谢利辉,陈薛浩.  结构工程师. 2008(01)

硕士论文
[1]中俄输油工程对周围多年冻土的影响研究[D]. 洪皓飞.黑龙江大学 2018
[2]地震荷载作用下多年冻土区斜坡路堤稳定性分析[D]. 李慧.北京交通大学 2010



本文编号：3191663