基于AutoPIPE的石油化工管道应力分析研究

在石油化工生产中,做好石油化工管道的设计对保证石油化工生产的安全性和可靠性有着十分重要的作用。主要针对石油化工管道设计相关问题展开研究,基于AutoPIPE软件对石油化工管道结构进行建模仿真,运用其设计分析功能,对所研究管道从范围、设计、结构等方面进行具体应力分析与计算,对管道设计结构进行优化,使管道结构应力满足标准强度要求,管道变形满足柔性补偿,确定管道连接结构的最佳设计方案。

压力管道非全周向裂纹涡流检测研究

压力管道是工业生产过程中广泛使用的结构,裂纹是其常见缺陷,如何简单、快速检测出裂纹参数非常重要,涡流检测是一种清洁、环保和快速的检测方法。结合压力管道的特点,分析了其裂纹检测数学模型,采用有限元仿真的方法,对非全周向裂纹模型进行了分析,得出了压力管道周向不同裂纹长度和不同裂纹深度条件下的远场涡流检测信号特点,与实验结果对比,在误差范围内,仿真结果与实验结果一致,验证了有限元仿真方法的合理性,为涡流检测压力管道非全周向裂纹的研究打下了一定的基础。

竖向荷载作用下加筋埋地管道力学与变形行为细观分析

为深入研究竖向荷载作用下土工格栅加筋埋地管道的防护效果,基于室内模型试验,建立离散元仿真分析模型,从细观层面探究竖向荷载作用下土工格栅加筋埋地管道与周围土体系统的力学响应与变形行为,揭示不同管道埋深与不同筋材埋深条件下,加载板荷载-沉降关系曲线、模型内部颗粒间接触力、颗粒位移与管道垂直径向变形等发展演化规律.研究结果表明:当管道埋深H较浅时(H=1.5D,D为管道模型外径),其极限承载力小于管道埋深较大的工况,虽然相同荷载作用下加载板沉降较小,但管道垂直径向变形较大;对管道上方进行土工格栅加筋后,模型系统承载力显著提高,管道垂直径向变形减小;土工格栅埋深越浅,加筋效果越显著,当土工格栅埋深从0.75B减小至0.25B时,极限承载力提高约57.2%,管道径向变形减小约27.9%.本研究从细观层面揭示了管道、土体与土工格栅之间的相互作用机理,实现土工格栅加筋防护埋地管道力学与变形行为的可视化.

±800 kV高压直流接地电流对埋地管道的干扰

基于COMSOL软件建立了±800 kV高压直流接地电流对埋地管道干扰模型,研究接地电流对埋地管道的干扰规律,详细分析了管道最小防护距离的影响因素。结果表明:管道长度、管道防腐涂层类型、土壤电导率对受到高压直流接地电流干扰的管道影响较大。管道越长,管道防腐涂层电导率越大,土壤电导率越小,管道的最小防护距离越大,其受到的干扰越大。当管道长度达到或超过600 km时,管道受到的干扰程度趋于稳定;管道常用的3PE、环氧粉末、石油沥青3种防腐涂层中,3PE防腐涂层管道最小防护距离最小,其受到的干扰程度最小;在多层土壤结构中,管道最小防护距离的影响主要由电导率最小的一层土壤决定,可将电导率最小的一层土壤的电导率视为整体土壤的电导率来考虑。

一起蒸汽供热管道爆管事故的技术分析

本文对一起用螺旋焊管制作的蒸汽供热管线的爆管事故进行分析,着重探究爆破口呈现脆性断裂特征的原因,得出爆管为水击及爆破管段母材冲击韧性差共同导致,指出制造过程中材料验收环节存在的缺陷。建议用于公用管道等重要管道的螺旋焊管,在制造过程中应加强材料复验环节的控制,明确冲击试验的要求,同时建议GB/T700—2006《碳素结构钢》对冲击试样的取样方向进行修改。

考虑土体变形模量不确定性的穿堤管道埋深分析

为分析埋地钢质管道在河流穿越段承受静态荷载时的力学行为和变形特性,文章选取典型河流穿越段的埋地管道作为研究对象,利用有限元软件建立管道的计算模型,系统研究了不同土体力学参数和埋设深度对管道响应的影响。结果表明:随着土体变形模量的增加,管道的应力和位移均有所降低,且二者之间存在线性相关;而管道的位移随着埋深的增加而增加,管道应力则先随埋深增加而上升,之后趋于稳定。研究结论深化了对复杂地质条件下埋地管道受力和变形机制的理解,为管道的设计、施工和维护工作提供了理论支持,同时对相关工程项目的规划与实施具有参考意义。

基于实验和模拟分析的集输管道节能降耗输送研究

为解决高含水地面集输系统管输能耗高、运行成本大的问题,将室内实验与模拟分析相结合,通过带压模拟罐在室内完成典型区块含水原油粘壁速率和粘壁质量的测定,并通过现场降温实验验证粘壁温度准确性,随后针对集输管道的运行工况进行稳态数值模拟,分析出站温度变化对沿程温度、压力的影响,在确定管道不超压的条件下,完成常温输送的方案制定和实施。结果表明,粘壁质量发生突变对应的粘壁温度为28℃,该温度与原油析蜡高峰温度吻合;模拟结果显示,关停加热炉后,干线压力上升至1.26 MPa,但未超过最大允许外输压力;实施常温输送后,动力费用小幅增加,热力费用降为0元/h,总运行费用从320.63元/h降低至98.82元/h,预计全年可节约运行费用159.7万元。

埋地燃气管道失效风险时间序列预测在常州市的应用

为研究常州市埋地燃气管道失效风险的时间效应,选取了影响其失效概率的4个主要因素,根据灰色模型GM(1,1)分析了各影响因素的时间效应,在此基础上将灰色模型与神经网络有机结合构建了灰色神经网络模型(GNNM),进而利用灰色神经网络模型分析了各因素影响下常州市埋地燃气管道综合失效概率的时间效应,然后借助失效概率转换函数将失效概率转换为预警失效概率,最后实现了对常州市埋地燃气管道2027年的失效风险预警。预警结果表明,2027年研究地区大部分区域的埋地燃气管道风险等级将进入较高风险,东南及东北的小部分区域风险将变为高风险,需要尽快采取相关措施抑制其失效风险的持续上升以及预防失效致灾事故的发生。

2023版ASME规范Ⅰ卷管道集箱强度计算变化介绍

本文主要介绍了2023版ASME Ⅰ卷规范管道集箱强度计算公式中温度系数y的变化对强度计算的影响,供有关技术人员参考。

原油加热管道腐蚀失效原因分析

为了探究原油加热管道的断裂失效原因,观察了管体内壁腐蚀宏观形貌,检测了原油中的介质及管体内壁、测量腐蚀坑几何尺寸,并对失效管段不同位置处进行化学成分分析、组织形貌观察和力学性能试验分析、能谱分析等。结果发现,管体理化性能均符合标准要求,原油中硫酸盐还原菌(SRB)的存在是导致加热管腐蚀的主要原因,而水中Cl-的存在加速了管体内壁腐蚀。建议定期对管道进行清管,严格控制管道中水含量,同时建议开展站场腐蚀风险分析,对管体易发生腐蚀的部位加强监测。

基于集总参数模型的天然气管道动态仿真

为解决天然气管道仿真传统数值模型受管长离散尺寸约束,导致计算效率低的问题,采用Lanczos积分法对管道流动非线性偏微分方程积分,推导建立集总参数模型。针对模型中的时间常微分项,使用有限差分离散化及Newton-Raphson方法数值求解,实现管道流动动态仿真。与商业软件Pipeline Studio、有限差分和特征线方法相比较,数值研究了模型的仿真精度和速度。结果表明:集总参数模型的仿真压力和流量平均相对误差分别为0.04%和1.37%,仿真精度与有限差分方法相当,其仿真速度是有限差分方法的20.53倍;不同管道长度(5—400 km)和时间步长(1—30 min)条件下,模型均稳定收敛。由于受积分截断误差的影响,模型仿真精度随单根管道长度增加而下降。为保证仿真精度,模型存在适用单根管道长度上限。建立的集总参数模型,在满足仿真精度的同时,显著地提高了仿真速度。所得结论为将模型推广应用于大规模天然气管网提供理论基础和支撑。

长输热力管道维抢修自动焊接技术现状与发展趋势

随着集中供热模式的不断发展,长输热力管网作为供热至关重要的一环,其稳定、高效的传输为工业以及居民用热提供保障。当热力管道发生泄漏时,需花费大量时间进行维抢修工作,维修速度与进程极大影响着工业生产与居民生活。管道自动焊技术在该领域逐渐崭露头角并不断发展,现已作为管道维抢修的主要技术手段。通过讨论长输热力管道常见的损坏与缺陷、修复方法及维抢修自动焊设备的技术发展现状与前景,为该工程领域内的从业者提供有益的参考。

通风管道作用下烟气跨舱室蔓延规律研究

船舶舱室通风依赖通风系统,但通风管道极有可能成为火灾中烟气蔓延的隐蔽路径,从而造成火灾烟气的大面积扩散.本文针对船舶双舱室火灾中烟气跨舱室蔓延问题,考虑通风管道和走廊两种烟气蔓延路径,结合1/2尺度实验和数值模拟,通过分析火源舱室和毗邻舱室内温度和烟气流动的基本特征,重点探究了通风管道在烟气跨舱室蔓延过程中的作用.结果表明,在热浮力作用下,烟气将经通风管道更早进入毗邻舱室,流入的高温烟气主导毗邻舱室环境的同时限制走廊内烟气的流入.同时,通风管道内的烟气质量流率随两舱室间压力差增加而显著增加,且呈负指数关系.经计算,经通风管道蔓延的烟气质量流率约占实验平台流出烟气总流率的30%.

偏心渐缩管和弯管对泵站进水管道流态的影响研究

为深入研究不同偏心渐缩管长度和弯管角度对开敞式泵站进水管道水力特性的影响,探索进水管道水力性能参数随弯管角度和偏心渐缩管长度变化的规律,以黄河下游引黄提灌泵站为例,基于Fluent仿真软件,对14种不同弯管角度和偏心渐缩管长度方案进行了数值模拟,并通过评价函数对典型断面的进水管道流场进行了流态分析。对比分析方案1—5发现:偏心渐缩管长度的改变对进水管道水力损失及出口断面处的水流速度分布均匀度和速度加权平均角的影响较大,且偏心渐缩管长度分别为600、700、800 mm时进水管道水流的整体水力特性较好。对方案6—14的计算分析发现:弯管角度的变化主要对弯管段水流流态产生影响,对其他部位的水流扰动不大。进一步结合评价函数图,得出结论:①弯管角度越大,水流过渡越平稳,水力损失越小;弯管角度越小,则水力损失越大。②偏心渐缩管长度越长,出口断面水流速度分布均匀度和速度加权平均角的值越大,整流效果越好,但水力损失也越大;偏心渐缩管长度越短,整流效果越差。

基于AutoPIPE的热力管道优化设计

阐述了在热力管道设计过程中进行应力分析的必要性,结合工程实例,利用AutoPIPE(管道应力分析软件)软件建模,进行应力计算和分析,对架空自然补偿段的热力管道进行优化设计。结果表明,合理的管道布置可以减小管道弯头应力,从而使管系更加安全可靠,延长管道使用寿命,保障安全生产运行。

中小口径集输管道内检测技术研究进展

管道内检测是利用管输介质驱动检测器在管道内运行,实时检测和记录管道变形、腐蚀等损伤情况,并准确定位的作业。管道内检测作为在役管道检测最有效的手段已经广泛应用于实际工程中,但是对于中小口径(DN80~DN200)集输管道现阶段却没有非常有效的内检测手段。本文通过对某油田中小口径集输管道现状进行调研,梳理了中小口径集输管道进行内检测的难点,阐述了国内外管道广泛应用的内检测技术的适用范围、优缺点、技术现状以及应用情况,提出了解决中小口径集输管道内检测的可行性方案。

基于时空粒子图像的管道流速测量方法及验证

管道流速测量除了得到流动方向的平均速度,有时还需要得到垂直流动方向的速度分布。该文提出一种新的光学非接触测量方法——一维粒子图像测速法(one-dimensional particle image velocimetry,1D-PIV),利用垂直于流动方向粒子的一维空间信息和时间信息构建时空状态矩阵,相关上下游两处时空状态矩阵即可完成平均流速和流速分布的测量。以DN35 mm直管搭建实验测试系统,在颗粒浓度为0.04 g/L条件下测量流速范围为84.99~261.10 mm/s的管道流,以单粒子追踪测速法(single particle tracking,SPT)作比对,1D-PIV测量的平均流速最大相对误差为2.67%,速度剖面最大相对误差为近壁面的1.73%。实验结果证明1D-PIV是一种简单有效的管道流速测量方法。

掺氢天然气管道阀室泄漏爆炸规律研究

将一定比例的氢气掺入天然气中并通过现有天然气管道进行输送是大规模输氢的有效方式。氢气点火能量低,爆炸范围广,扩散燃烧速度快,掺氢天然气发生燃烧爆炸事故的危害性较常规天然气更大。为探究掺氢天然气管道阀室发生泄漏后的燃烧爆炸规律,采用计算流体力学软件FLACS对受限空间内输气管道法兰连接处破损后混合气体的泄漏、扩散、燃烧、爆炸过程进行了模拟研究。结果表明:气体泄漏后爆炸时混合气体中氢气含量越高,泄漏后气云点火时间越长,爆炸的强度及危害程度越大;顺风向气云爆燃强度显著强于逆风向气云燃爆强度;不同阀室结构会产生不同强度的爆炸超压,泄爆墙对降低阀室燃爆危害的作用有限,露天阀室和棚式阀室结构产生的爆炸危害较小。

基于YOLOv5的轻量化管道漏磁信号检测

石油天然气主要通过管道的方式进行运输,而油气管道会因各种内外因素导致缺陷的产生。为了实现对管道缺陷分布的精确定位,并且易于在边缘端进行部署,本文改进了YOLOv5网络。为了降低网络参数量,将YOLOv5的主干网络替换成更加轻量化的MobileNetv3,并且优化了部分卷积的通道数;为了充分利用到真实框和预测框之间向量角度等信息,将SIoU作为YOLOv5的损失函数;最后将CARAFE上采样算子引入网络中,来获取较大的感受野。结果表明,改进后的算法相较于原始算法,参数量减少了79.8%,模型大小减少了77.4%,mAP提高了0.8%,在轻量化的同时提升了检测精度。

超临界CO_(2)管道泄放特性及参数敏感性

超临界CO_(2)管道的泄放过程是一种具有焦-汤效应和汽化吸热现象的两相瞬态过程,该过程会导致管内温度急剧下降,对管道安全运行产生影响。基于自行搭建的CO_(2)循环管道实验装置,开展4组不同初始温度、初始压力及泄放孔径的超临界CO_(2)管道泄放实验,通过记录管道不同位置处温度与压力的变化,分析并对比不同初始条件下管内水力、热力参数演化特性。研究发现:超临界CO_(2)管道泄放过程中存在非平衡气液相变现象;泄放过程中的温度与压力受到非平衡相变过程的影响,测试工况(Test1—Test3)管内相变起始压力p_(min)和气液两相阶段持续时间分别为:6.95、7.33、6.85 MPa和33.6、36.3、32.1 s,初始压力的升高与初始温度的降低,均会导致超临界CO_(2)进入气液两相区时的压力更高、气液两相阶段持续时间更长、管道所能达到的最低温度更低,加剧了管道发生裂纹延性扩展与低温脆断的风险。