清管载荷作用下输气管道安全落差研究

山地天然气管道局部落差和坡度大,在清管过程中易在清管器冲击载荷作用下发生屈曲和应力超限。基于有限元方法研究了考虑管-土耦合作用的大落差管段清管过程非线性动力学特征,分析了清管器运行速度、管道坡度、清管器-管内壁间摩擦系数对管道受力和位移的影响,得到了不同坡度、摩擦系数条件下极限清管运行速度和最大高程差。结果表明:清管器运行速度、管道坡度的增加会引起管道应力、位移的增加,运行速度的影响效果更为显著;随着清管器-管内壁间摩擦系数的增加,清管冲击载荷先减小后增加;针对Φ813mm×11mm的X70输气管道,在管道坡度为30°~70°、落差不超过340m~691m范围内的清管作业是安全的。