普通凹坑对管道爆破压力的影响分析

文中总结了国内外标准对普通凹坑尺寸的规定及存在的问题。采用有限元方法,模拟了管道上不同深度普通凹坑生成过程,以及在内压作用下普通凹坑中心点的应力变化过程。研究了无约束和受约束普通凹坑对管道爆破压力的影响,得出无约束普通凹坑对管道爆破压力没有影响,凹坑深度超过20%OD的受约束普通凹坑对管道爆破压力影响较大的结论,并对普通凹坑的处理提出了建议。

基于Oyane韧性断裂准则的凹陷管道损伤程度研究

管道凹陷的深度对于X60管线钢安全性有不同程度的影响,采用Oyane韧性断裂准则与数值模拟相结合的方法对凹陷管道损伤程度进行研究。通过有限元软件建立了三维球形凹陷缺陷管道模型并求解模型,探讨了管道内压以及压头尺寸对凹陷深度与油气管道损伤程度之间关系的影响规律。研究结果表明:管道凹陷深度在一定的范围内,内压对管道抵抗韧性破裂是有利的。当凹陷深度超过100 mm时,内压会使管道损伤程度明显增大。在壁厚与管径比值、管道内压不变的情况下,压头尺寸越小损伤程度随凹陷深度增加越严重。而在一定条件下,当管道凹陷深度超过标准规定的7%管径时,管道损伤程度仍然满足积分值I<1。基于凹陷深度评价标准存在局限性,所以Oyane韧性断裂准则可应用于工程上管道凹陷的评价。

管线钢管腐蚀坑焊接补强技术

通过对管线钢管腐蚀坑堆焊工艺试验,采用测量焊缝金相细晶区位置到试样背面的距离和硬度值,来预测是否有烧穿和氢致裂纹产生,从而选择合理的管道腐蚀坑堆焊工艺参数,并对管道腐蚀坑焊接补板的焊缝距离提出了技术要求。结果表明,采用直径为3.2mm的低氢焊条,在105A的焊接电流下,可以直接补焊的点腐蚀坑剩余壁厚为4.4mm;采用补板焊接时,焊缝间距应大于100mm。研究结果为在役管线腐蚀坑焊接维护提供了依据。

竖向外载作用下夹层海底管道凹陷行为研究

近年来,海洋油气资源开发逐渐向深水迈进,海底油气管道面临高静水压力、物体撞击、自由悬跨等日益恶劣的环境条件。为确保海洋油气资源的安全经济输送,保温性能良好且结构抗力更大的夹层海底管道应运而生。针对局部竖向外载荷下夹层海底管道凹陷变形行为研究及认识不足等问题,以填充超强轻质水泥基复合材料的夹层海底管道为研究对象,以塑性力学理论和单层管凹陷深度、应变力学计算模型为基础,建立了夹层管在落物挤压下的凹陷变形有限元模型,分析了夹层管的外载凹陷深度关系和内外管的应变特征等凹陷行为,并开展参数分析,探究了核心层厚度、抗压强度、内部压力和落物轮廓等因素对上述凹陷行为的影响。研究明确了外载荷作用下夹层管凹陷变形的非线性平衡路径和应变沿水平面非对称分布特征,获得了核心层厚度、强度以及内部介质压力有助于提升夹层管抵抗外部载荷的能力,凹陷区域外管的等效应变要高于内管,落物的轮廓形状对外管的应变分布有较大影响等规律性认识。

球状落体冲击条件下埋地管道力学响应行为

落物冲击易造成管道管体局部凹陷,一旦建设期埋地油气管道遭遇落物冲击,将对其后期安全运行产生严重影响。为了研究受冲击埋地管道的动力响应行为,以某埋深2 m(自管顶至地表)、Ø1016 mm×12.5 mm的管道为对象,基于显示动力学分析方法,建立了受球状落体冲击的埋地管道三维双重非线性动力响应分析模型,并探讨管道动力响应随不同影响因素的变化规律。研究结果表明:①随着冲击能增加,管道残余等效应力和凹陷变形深度均呈显著增加趋势,当冲击能为1525 kN·m时,管道最大凹陷深度可达名义管径的2.8%;②管道残余等效应力和凹陷变形随地基材料性能的改变而变化明显;③黏土适宜作埋地管道的地基材料,沙土最不适宜,砾石可以有效降低受冲击埋地管道的残余变形,但是对落物冲击正下方点管道的残余应力影响不可忽略。结论认为:①对于受冲击埋地管道,当管径与管壁厚度之比、埋深不变时,冲击能对管道残余等效应力和凹陷变形的影响最为明显,地基材料参数次之,管道钢材料参数则对其无影响;②在特殊地理区域,为有效提高管道的抗冲击能力,建议采用多种地基材料分层回填的方式。

弯曲作用下凹陷海管剩余极限强度研究

在海洋油气开发中,海底管道一直占据着重要位置,各国学者对其可靠性进行了广泛研究.环境因素或人为因素常常会使海底管道表面产生机械损伤,降低管道极限强度,导致管道失效概率的增加.凹陷是管道表面最典型的机械损伤形式,易造成管壁及截面的永久变形,还可能诱发裂纹、凹槽等其他缺陷,这对管道的可靠性极为不利.文中采用试验与数值仿真相结合的方式,以无缝钢管为对象,对弯曲作用下凹陷海管的剩余极限强度展开研究,探讨了凹陷类型及凹陷深度等参数对管道极限强度的影响.

海底管道的凹坑损伤安全评估

海底管道的损伤形式多种多样,凹坑损伤是一种主要形式,不加评估的放任缺陷存在或立即更换都是不科学的。通过某海底管道的凹坑缺陷实例,分别考虑二级评价和三级评价,得出更换该段海管的结论与建议。结论表明,通过凹坑损伤安全评估可以科学的判断应采取什么措施,既可不影响安全生产,又可实现企业利益的最大化。

X80管线钢在管道凹陷状态下的应变演变特征

高钢级管线钢管在施工和服役过程中会产生凹陷等缺陷,从而改变应力和应变分布特征,影响管道的服役可靠性。为此,以X80管线钢管为研究对象,采用ABAQUS有限元分析软件,分析了外部载荷作用下含单纯凹陷管道随凹陷深度变化的应变场分布特征,通过实物凹陷预制试验探明凹陷区应变分布和显微组织特征,结合有限元模拟结果讨论X80管线钢管含单纯凹陷状态下的应变分布规律。研究结果表明:①在相同内压条件下,不同凹陷深度下凹陷区的应变表现出相似的分布特征——应变量随着与凹陷中心距离的增加而增大,达到应变峰值后随距离的增大而快速减小;②应变量随着凹陷深度的增加而增大,并且在相同的内压及凹陷深度下,同一位置处的轴向应变大于径向应变;③凹陷深度越大,内压与深度对应变影响的叠加效应越大;④凹陷变形初期材料发生了应变硬化,随着变形的深入及凹陷半径的外延,材料应变响应能力增加,凹陷区底部和侧壁晶粒沿着变形最大的方向被拉长,晶格被扭曲,发生应变硬化,使得该区域位错密度增大,位错间产生相互作用,从而提高管线钢的强度。结论认为,该研究成果可以很好地预测凹陷过程中的应力应变演变规律,可以为机械损伤对管道服役安全影响研究提供理论基础和试验依据。

在役油气管道管体凹陷深度检测数据差异性原因分析

在实际工程检测中,发现油气管道管体凹陷内检测数据与开挖后测量数据间有时存在一定差异,这导致在决定该凹陷管体是否需要修复时存在争议。运用ABAQUS有限元软件,对X80、D 1 219 mm×18.4 mm管体凹陷形成、回弹进行了模拟,得到管道内压和约束状态对凹陷深度变化及应力应变的影响规律。研究表明:开挖检测过程中,由于凹陷的约束状态改变,在管道内压和凹陷残余应力的作用下,凹陷会产生一定量的回弹;对于约束型凹陷,管体凹陷内检测深度与开挖检测深度差值很大;对于非约束凹陷,由于土壤对凹陷的约束作用有限,管体凹陷内检测深度与开挖检测深度差值较小。

长输管道机械损伤可接受标准探讨

机械损伤对管道结构强度和完整性影响极大,是导致管道泄漏和断裂失效事故的重要原因。建立管道机械损伤的评价体系和修复策略,是完整性管理的重要内容。收集了中国、美国、加拿大、俄罗斯的管道设计施工标准,阐述了国内外管道行业在机械损伤评估认定的实践经验和做法。综合考虑制管水平、管材试验方法、内检测技术和凹陷修复工作量等因素,提出了针对大口径、高钢级管道提高机械损伤可接受标准的建议。研究成果有助于提高管道工程建设质量,有效降低管道运行风险。