温度对采空区输气管道内压及应力的影响

以采空区输气管道为研究对象,把天然气视为可压缩理想流体,利用FLUENT软件研究了温度对于采空区管道内部气体压力的影响,得到了某一天内不同时刻输气管道内压。通过与室温下管道内压的对比,得出输气管道出现最大内压的时刻以及相应的压力分布。在此基础上,研究了最大压力发生时刻输气管道的应力分布。

温度荷载作用下受约束凹陷管道受力研究

为研究凹陷缺陷对油气管道可能造成的本体损伤和安全隐患,采用ABAQUS软件建立温度荷载作用下受约束凹陷管道有限元模型,结合Ramberg-Osgood模型以及更符合实际的二段式应力-应变本构方程准确地模拟钢材非线性本构模型。文中探究了凹陷深度、管道内压以及温度荷载对管道运行内压作用下受约束凹陷管道的应力应变的影响规律。研究发现对受约束凹陷管道应力应变影响最显著的是凹陷深度,其次是管道内压,最后是温度荷载,为这类钢制管道设计提供参考。

受内压航空管道弯曲疲劳可靠性

引入结合Kriging代理模型法和Monte Carlo抽样法的主动学习可靠性分析方法(AK-MCS),以管道尺寸、作用载荷以及管材属性为基本随机变量,对受内压悬臂管道在给定工况(即28 MPa内压,自由端5.06 mm纵向位移循环载荷)下的疲劳寿命进行可靠性分析。首先根据管道三点弯曲疲劳试验结果,通过线性回归分析建立管道的Manson-Coffin疲劳寿命模型,而后采用AK-MCS方法获得管道的疲劳寿命-失效概率/可靠度曲线,为内压管道的工程应用提供了基于概率的寿命预测结果。根据该曲线进而得到管道的疲劳寿命频数直方图,发现弯曲疲劳寿命总体上呈正态分布。此外,通过与Monte Carlo方法的比较,证实了AK-MCS方法在保证受内压航空管道弯曲疲劳可靠性分析精度的同时,还大大降低了计算量。

内压与海床联合作用下海底管道撞击数值研究

为了研究海床和管道内压对坠物撞击管道的影响,采用ABAQUS有限元软件建立了坠物撞击海底管道的有限元模型,分析了撞击过程中海底管道的动态响应。采用摩尔库伦模型模拟海床的非线性特性,并引入罚函数处理坠物、管道和海床三者的接触关系。分析结果表明:海床和管道内压对坠物撞击管道起到了保护作用。黏土海床对管道撞击的保护作用比砂土海床大,砂土海床对管道撞击的保护作用比刚性海床大;随着内压的增大,管道变形最大凹陷值减小;同时考虑内压和海床作用时管道受坠物撞击后的最大凹陷值比2个因素均不考虑时小,相差最大处达到了9.6%。所得结果对海底管道抗坠物撞击设计和管道的安全服役具有指导意义。

约束修正失效评定曲线及内压管道失效分析

用A2参数描述裂纹尖端约束效应,考虑裂纹尖端约束水平对断裂阻力的影响,对R6失效评定曲线进行修正。以X80钢为例,根据不同约束水平试件测试得到的JR–△a曲线,给出了与裂纹尖端约束相关的失效评定曲线。在使用有限元对带裂纹内压管道进行弹塑性分析的基础上,利用失效评定曲线对失效载荷进行预测;与试验结果比较表明:采用约束修正失效评定曲线,在对存在缺陷的构件进行安全性评定、寿命评估、失效概率计算时,考虑约束效应对断裂韧度的影响可以更充分地发挥构件的强度潜力。

试件和内压管道裂纹端约束效应的相关性分析

为使实验得到的结果更好地应用于估测内压管道的断裂,选取X80钢试件的一些几何体和载荷配置,在J—A2方法的基础上,用平面应变及非线性分析,对不同形式和尺寸的断裂试件裂纹端的约束效应进行数值计算,得到各种试件的J—A2曲线。结果表明,单边缺口拉伸试件的约束参数A2对载荷水平J不是很敏感。而单边缺口弯曲和紧凑拉伸试件由于弯曲应力的影响,A2值随J有一定的变化。具有相同裂纹深度的单边缺口拉伸试件与内压管道的J—A2和a/W—A2曲线相关性较好。最后,应用单边缺口拉伸试件的实验曲线和管道的有限元数值结果,对有裂纹管道进行断裂预测。

抽吸式地震救援机特大颗粒负压输送数值模拟

针对某抽吸式地震救援机气力输送系统工作时存在的易堵塞和能耗高等问题,选用不同输送管径开展特大颗粒物料气固两相流数值模拟,研究风机以额定功率工作时特大颗粒在不同管道中的运动特性和管道内压损失。利用计算流体力学和离散单元法进行耦合求解,在传统耦合接口的基础上更改体积分数算法实现颗粒粒径大于流体域网格单元的气力输送数值仿真,利用软件Fluent进行连续相气体的流动分析和曳力计算,利用软件EDEM进行离散相颗粒的受力分析和运动轨迹计算。研究结果表明,管径为280 mm的管道输送性能最佳,管中颗粒运动速度最大为7.1 m/s,0~25 s内的运输量达66.4 kg,管道内压损失在5.5 s时达到稳定,为3.04 kPa,与试验结果基本吻合,可为抽吸式地震救援机气力输送系统设计和优化提供参考。

含Ⅰ型单纯凹陷缺陷油气管道残余应力的数值分析

维持高水平的管道完整性和可靠性对油气管道工业至关重要。由于各种因素,造成管道失效。其中,管道上的缺陷是导致管道失效的主要原因,而凹陷缺陷又是管道上常见的缺陷类型之一。因此,有必要对管道上的凹陷进行深入的研究。针对油气管道上存在的I型单纯凹陷,分析I型单纯凹陷区域的残余应力与各参数之间的关系。基于疲劳寿命模型,分析凹陷区域的残余应力对管道疲劳寿命的影响。对于新管线的设计和在役管线的维护具有重要意义。

采空区输气管道沉降数值模拟

针对埋地输气管道因采空沉陷带来的安全问题,以实际地质参数为基础,基于ABAQUS有限元软件建立采空区埋地管道三维模型,研究不同采空区域宽度下,管道走向与开采走向水平夹角、内压、壁厚和管沟对管道von Mises应力的影响。结果表明:管道内压对埋地管道力学性能的影响较为显著,管道最大von Mises应力随管道内压的增加近似地线性增大;增大管道壁厚可以有效减小管道应力,对于危险管段可以通过替换壁厚较大的管道来提高管道安全性;随着采空区域宽度的增大,管沟对于降低管道最大von Mises应力效果越明显,当采空区域宽度为300 m时,管道最大von Mises应力由449.27 MPa减小到325.63 MPa,缩减了27.52%。考虑到实际工程的经济性和可行性,建议采用管沟回填的方式来提高该地区采空区管道的安全性。

基于有限元模型的流体管道应力应变特性仿真实验研究

通过测量管道外壁应力应变大小来间接获得管道内压力值在实际工程应用中具有重要意义。在理论分析的基础上,利用ANSYS Workbench分析软件,建立管道的壁厚、长度、内径和材质等参数各异的多种有限元仿真模型,详细分析管道在内压作用下,管壁的应力应变特性。仿真结果表明,管壁应力应变与管道内压和内径大小成线性关系、与壁厚成非线性关系、且与管道长度无关,此外,对于相同管道内压,管壁应变随管道材质不同而变化,但管壁应力却不受影响。该仿真实验的设计与研究为后续的传感器研制和非接触管内压力测量提供了坚实的理论基础和必要的数据支撑。

在修船舶二氧化碳灭火系统泄露风险及安全对策

1典型事故2019年5月25日下午16时,福建籍一艘货轮在山东省某船厂修理期间,因船公司要求,船长安排三副到二氧化碳钢瓶间抄写二氧化碳钢瓶有关参数。三副在攀扶二氧化碳钢瓶查看时,意外碰触开一个钢瓶的瓶头阀,导致该瓶内的二氧化碳气体进入管道系统。为防止管道内的二氧化碳气体进入机舱,三副通过微信向船载灭火系统检修公司专业人员询问处置办法,试图释放掉管道内的二氧化碳气体,但在操作过程中又误触开启了增压阀,导致管道内压力气体顶开了通往机舱的总阀门和其他二氧化碳钢瓶的瓶头阀,致使大量二氧化碳气体释放进入机舱,报警器同步报警。

封闭式给水系统加氯消毒方法

北方部队营区给水系统,大部分是采用机井和水塔给水。整个系统为封闭式,而且上水管道内的压力一般都在5～7kg/cm^2,因而给给水加氯消毒工作带来一定困难,据此,我们采用泵口加入法,较好的解决了封闭式、管道内压力高的加氯消毒问题,而且该方法安装、简单、经济,操作方便,消毒效果好,现介绍如下。安装方法(见附图) 1.准确测量地面距水泵吸水口的长度。 2.井口打开一个直径为10cm左右圆洞,将3.3cm(1寸)

受内压管道壁厚的计算方法

当使用薄壁圆环公式计算受内压管道应力时，如采用管道内径来计算，其结果比实际应力值低，对于高压管道其误差在３０％以上，因此本文观点认为至少应采用外径计算，如采用外径再加一个壁厚作计算直径（外延平均直径），其计算结果比较理想。

CO2灭火系统中增压阀的安全性

2019年5月25日,国内某船厂正在修理的某船因三副查看CO2气瓶时意外触碰1个气瓶的瓶头阀,导致该瓶内CO2气体进入管道系统。为防止管道内的CO2气体进入机舱,三副试图将管道内的CO2气体泄放掉,但操作过程中又误开启增压阀,导致管道内压力气体顶开通往机舱的总阀门和其他CO2气瓶的瓶头阀,致使大量CO2气体施放进入机舱,事故酿成10死19伤的悲剧。