河流浅埋区含腐蚀缺陷管道临界悬空长度研究

发布时间：2017-07-03 10:15

  本文关键词：河流浅埋区含腐蚀缺陷管道临界悬空长度研究

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【摘要】：我国在役期限超40年的油气管道里程达6000余千米,埋地油气管道长期受周边复杂地质环境影响,极易引发腐蚀缺陷,造成管壁减薄,降低管道承载力,特别是河流浅埋区管道受水流冲刷,造成管道悬空,更加剧了管道失效的风险。因此,开展含腐蚀缺陷悬空管道的研究十分必要。采用ABAQUS软件,将腐蚀缺陷简化为局部减薄缺陷模型,建立管-土作用力学模型,以应力失效为判据,通过改变腐蚀缺陷的轴向长度、环向宽度、减薄深度,深入研究了缺陷位于跨中和管端支座处时,管道受力和临界悬空长度随缺陷几何尺寸变化的规律；在此基础上,分析了缺陷位于跨中和管端支座处时,受内压变化悬空管道的受力影响；考虑水流对管道的阻力作用,忽略上升力影响,讨论了水流荷载作用下管道受力和临界悬空长度的变化规律。得到如下主要结论：(1)缺陷位于管端支座处时,减薄深度变化对悬空管道受力和临界悬空长度影响最大,其次为环向宽度影响,轴向长度在0-1.5区间对管道受力影响显著,其后随轴长的增加,对管道的受力影响较小；缺陷位于跨中处时,轴向长度的改变对管道受力影响较小,环向宽度尺寸较小时对管道受力影响不明显,减薄深度达到0.5时对悬空管道受力有显著影响。(2)不论缺陷位于何处,内压的降低均会使管道最大应力减小,管道发生腐蚀缺陷时,降低管道压力,可降低管道的失效风险。(3)减薄缺陷位于跨中处,受水流荷载作用,更易引起管道在较小悬空长度下发生失效,当流速超过3m/s,会加速管道失效的风险。
【关键词】：腐蚀缺陷 局部减薄 悬空管道 临界悬空长度 水流作用
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE988.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-16
• 1.1 引言7-8
• 1.2 研究目的及意义8-9
• 1.3 国内外研究现状9-14
• 1.3.1 含腐蚀缺陷压力管道国内外研究现状9-12
• 1.3.2 悬空管道国内外研究现状12-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第2章 含腐蚀缺陷悬空管道理论分析16-28
• 2.1 腐蚀缺陷局部减薄模型16-17
• 2.2 管材本构模型及力学特性17-18
• 2.3 管-土作用力学模型18-24
• 2.3.1 固支变形梁模型18-19
• 2.3.2 弹性地基梁模型19-20
• 2.3.3 弹塑性地基梁模型20-24
• 2.4 失效判据24-27
• 2.4.1 应力失效准则24-26
• 2.4.2 应变失效准则26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 含腐蚀缺陷管道临界悬空长度研究28-77
• 3.1 减薄缺陷位于管端支座处临界悬空长度研究28-50
• 3.1.1 有限元建模28-29
• 3.1.2 减薄轴长对管道临界悬空长度的影响29-36
• 3.1.3 环向宽度对管道临界悬空长度的影响36-43
• 3.1.4 减薄深度对管道临界悬空长度的影响43-50
• 3.2 减薄缺陷位于跨中处临界悬空长度研究50-72
• 3.2.1 有限元建模50-51
• 3.2.2 减薄轴长对管道临界悬空长度的影响51-58
• 3.2.3 环向宽度对管道临界悬空长度的影响58-65
• 3.2.4 减薄深度对管道临界悬空长度的影响65-72
• 3.3 不同内压下管道受力研究72-76
• 3.3.1 缺陷位于管端处内压变化的受力分析72-74
• 3.3.2 缺陷位于跨中处内压变化的受力分析74-76
• 3.4 本章小结76-77
• 第4章 水流作用下含腐蚀缺陷管道临界悬空长度研究77-90
• 4.1 水流对管体作用数值仿真77-78
• 4.2 水流作用对含腐蚀缺陷悬空管道受力分析78-88
• 4.2.1 减薄缺陷位于管端处受力研究78-82
• 4.2.2 减薄缺陷位于跨中处受力研究82-86
• 4.2.3 不同流速下管道临界悬空长度研究86-88
• 4.3 本章小结88-90
• 第5章 结论与展望90-92
• 5.1 本文结论90-91
• 5.2 研究不足与展望91-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-96
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研项目96

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本文编号：513267