落石冲击下局部裸露天然气管道力学分析

随着天然气管道在地质灾害易发区的大量敷设,洪水冲刷及落石冲击给天然气管道的安全运行带来极大的风险,落石冲击作用极易造成管道防腐层破损、管道局部变形失稳甚至破裂。为提升地质灾害易发区天然气管道安全运行管控水平,针对因洪水冲刷造成的局部裸露天然气管道,利用ABAQUS软件模拟落石对局部裸露天然气管道的冲击过程,采用单因素法分析了不同的管道裸露高度、管道壁厚、管道运行压力、落石半径和落石速度等工程条件下,局部裸露管道受落石冲击后,管道最大Mises应力随影响因素的变化规律。结果表明:局部裸露管道受落石冲击后,管道最大Mises应力总是出现在接触点,管道壁厚和管道最大Mises应力呈负相关,落石半径、落石冲击速度和管道内压同管道最大Mises应力存在显著的正相关性,落石半径是影响管道最大Mises应力的重要因素,当落石半径大于1.0 m时,最大Mises应力将超过管材X70的屈服强度。该分析结果可以为天然气管道在地质灾害易发区域的设计、敷设、工程防护及监测预警提供理论依据。