煤气管网典型腐蚀及安全承载能力分析

人工煤气条件下管道存在明显的腐蚀,管网中局部管段出现较为严重的沉降,由中、低压条件下的人工煤气置换为中高、次高与高压输送的天然气,人工煤气管网是否具备置换的安全条件以及针对性的天然气置换方案如何制定,这对于保障城市燃气管网的公共与本质安全而言具有十分重要的意义。基于有限元方法,建立了腐蚀无沉降管段应力分析模型,计算0.17MPa^0.4MPa运行压力下的管道等效应力值,确定了天然气置换时的试压与运行压力最高为0.4MPa。基于Mohr-Coulomb模型、面-面的接触方式与有限滑移大变形条件,利用摩擦系数控制管-土间的切向行为,建立了用于分析管道自重、土壤荷载与持液荷载综合作用下的沉降缺陷管段的非线性接触有限元分析模型,分析了管径、沉降段长度、内压、持液率与管道等效应力与变形位移变化之间的关系,指出在实际运行过程,缺陷尺寸为2.4cm×2.4mm时,管道沉降长度不宜超过60m。在人工煤气管网普遍存在腐蚀缺陷条件下,按照非线性有限元分析结果,结合《输气管道工程设计规范》GB 50251-2015,合理确定了人工煤气管网9个区域的安全运行压力介于0.1MPa^0.4MPa之间。