基于应变的管道环焊缝表面裂纹有限元分析

现行的管道设计标准大多遵循传统的基于应力的设计准则,当管材出现屈服和应变强化时,准则便不再适用。为此,建立了内压作用下三维管道环焊缝缺陷仿真模型,采用基于应变的设计方法对其承载能力进行了分析,探讨了其影响参数的变化规律,计算了不同管径时管道的拉应变极限和失效压力。分析结果表明:材料韧性越好,裂纹尖端抗开裂性能越好,在管道设计施工中应合理选择焊材与管材的强度及韧性匹配;相比于管道尺寸,裂纹缺陷尺寸对管道承载能力的影响更大,尤其是缺陷深度。所得结论可为管道环焊缝缺陷完整性评估提供理论指导。

LNG管道内气液相变流动传热理论的研究现状及趋势

针对液化天然气管道内流动传热理论的研究现状及趋势进行相关调研,结果表明管道内液化天然气的相变问题十分严峻,严重影响着管道的运输能力和运输安全性。为缓解这些问题的发生,主要从液化天然气的管道运输特点、液化天然气相变机理与特性以及液化天然气流型与传热三个方面进行分析比较,指出了存在的问题以及未来的发展前景,对液化天然气管道内相变流动传热的研究提供理论基础。

依托标准提升石油管道工程项目管理质量

"十一五"和"十二五"期间,我国油气长输管道建设达到了高峰期,但工程项目管理实践活动中的经验却并未得到有效总结,存在的问题和教训也未被给予足够重视。论述了我国油气长输管道建设工程项目管理模式的沿革和发展,分析了EPC管理模式现状及存在的问题;结合某地区公司的实践经验,阐述了依托标准化管理在设计、采办、施工和监理这4个方面提升管理质量的探索性举措,给出了提升国内油气长输管道建设工程项目管理的相关建议。

天然气加气站压缩机组效率的计算方法

电驱往复式压缩机组是天然气加气站的主要耗能设备,也是加气站开展节能降耗工作的重点所在。加气站压缩机组效率是合理表征、科学评价加气站能效水平的关键指标之一,但天然气处理和输送系统中通用的压缩机组效率测试和计算方法仅适用于压缩机出口压力恒定的工况,并不适用于加气站压缩机出口压力和温度实时变化的工况。为此,根据热力学理论,采用焓差法计算压缩机组输出的有效总能量,用输出的有效总能量与机组耗电量之比计算加气站压缩机组的平均效率,并采用该方法对加气站压缩机组进行现场测试与计算。研究结果表明:①加气站压缩机组效率理论计算方法虽然较为精确,但可操作性较差,现场测试时几乎无法操作;②该加气站压缩机组平均效率的计算方法具有所需测试参数少、计算过程简单、可操作性强等优点,更加适用于现场测试和工程应用。结论认为,相关监测部门可依据该计算方法来测试、计算、评价加气站压缩机组的能效水平,为加气站制订效率提高方案提供理论基础和技术支持,从而加快推进加气站的节能降耗工作。

叶片数对倒伞曝气机曝气性能影响试验研究

为了研究各不同状态下叶片数对倒伞曝气机曝气性能的影响,制作了叶片数分别为6枚和8枚的2个倒伞曝气机叶轮,进行了溶解氧试验来研究倒伞曝气机的曝气性能.通过改变曝气池液位高度及倒伞曝气机浸没深度,研究了不同叶片数下,标准氧总转移系数、标准充氧能力和标准动力效率的变化规律.结果表明:在同一转速下,8叶片倒伞曝气机的标准氧总转移系数和标准充氧能力明显高于6叶片的.倒伞曝气机的叶片增加,叶轮的抛洒强度增加,液体与空气的接触面积增大,氧传质效率得到有效提高.同时,靠近自由液面的液体波动加大,使液体与气泡间的相互作用更加剧烈,增大了湍动传质的能力.但是增加叶片数会使得消耗的功率增加,故相同转速下不同叶片数的倒伞曝气机的标准动力效率差别较小.研究为倒伞曝气机的经济运行提供参考.

某油田北区轻烃管网分质分输方案研究

基于某油田北区轻烃管网目前混合输送模式带来的轻烃质量较差、系统压力偏高、外输泵能耗增大等问题,同时考虑到未来深冷烃大幅增产规划,提出浅冷烃、原稳烃、深冷烃分质分输输送方案,确定每种烃类的最优方案并分析其水力可行性,并将各方案与现用混合输送方案进行经济性分析。经验证,该区轻烃管网分质分输的输送模式是经济可行的,能极大改善轻烃质量,减轻对环境的污染。

浮顶储罐环形池火轴向温度分布研究

为提高大型浮顶储罐的消防应急能力,利用乙醇开展3组环形池火燃烧试验。首先测量池火燃烧的质量损失速率、轴向温度和温度场分布等参数;然后将试验温度测量值与经典羽流模型计算值进行对比;最后修正羽流轴线温度计算模型。结果表明:环形池火出现火焰融合阶段,导致池火的燃烧速率相对于圆形液池(0.62 g/s)分别增加8.1%和48.4%;火焰的轴向温度均呈现先增大后减小的趋势,导致燃烧的最高温度在火焰轴线高度的20%~60%处,得到的修正模型计算值与实测温度更加吻合;在热成像图中融合火焰产生的热气流会增强对外界的热扩散危害。

泄漏原油沿河岸滞留行为

为研究输油管道泄漏事故发生后,河面漂浮原油在河岸的滞留行为与影响因素,通过河流动态模拟试验,设置流速、岸型、植被种类及覆盖量等变量,研究不同工况下河岸砂土吸附量与总滞留量的变化规律。结果表明:河岸砂土的吸附量及滞留量会随水面流速增大而增大;柔性植物河岸相对于刚性植物河岸与无植物河岸更易滞留原油,滞留量约为刚性植物河岸的2.87~6.19倍,无植物河岸的4.37~10.01倍;植被覆盖量增大会使河岸滞留量增大,但会减小刚性植物河岸吸附量,增加柔性植物河岸吸附量;岸型不同会导致水流状态不同,对原油登陆河岸会有较特殊的作用。

边坡稳定性的等效塑性应变熵评价方法及工程应用

岩土体边坡是一个开放的、耗散的系统,边坡滑动失稳即为重力或外力或环境变化等作用下滑动体由静止开始运动直到破坏;即为由无序向有序的发展过程。基于信息熵理论,建立了边坡滑动变形过程中的等效塑性应变熵值方程,通过对实际边坡变形发展过程中等效塑性应变熵值进行计算分析得到。稳定边坡的熵值随时间逐渐增大,无下降段;滑动边坡的熵值随着滑坡的发展呈现先增后减最终稳定的变化规律,分别对应边坡土体单元塑性应变总体增加、塑性应变在滑动面附近逐渐集中、边坡滑动三个阶段。由此可对边坡所处状态作出评判,也为边坡稳定性判定提供了一种新思路。

成品油管道投产前内腐蚀原因分析

采用SEM、EDS和XRD对失效管段进行了宏观腐蚀形貌、微观组织、化学组成和腐蚀产物测试分析,结合管道工况条件和内检测数据,分析了西部某成品油管道投产前内腐蚀成因。结果表明,管线高程起伏较大,试压水清扫不彻底,试压水在管线低洼点残留,水线上下形成的氧浓差电池效应导致水线腐蚀发生,带压封存促进了水线腐蚀的发展。提出了试压后进行深度扫水甚至吹扫干燥,不立即投产,管线进行干燥和注氮封存的保护措施。

地磁暴引起的埋地管道管地电位“波节”和“纠缠”分布特征

磁暴在大地介质中感应生成地电场和地磁感应电流,进而导致长输埋地管道的管地电位偏离安全范围,加剧管道的腐蚀。西气东输二线西部管道多处管地电位监测数据显示,不同位置的管地电位具有幅度不同且变化趋势相同或相反的特征。对该区域进行三维大地电导率建模,应用2016年9月28日乌鲁木齐地磁台监测数据作为电磁激励,结合Galerkin有限元法与LZS-DSTL理论,计算了该区域管地电位的时空分布,通过与监测数据对比,验证了该方法的有效性。通过对管地电位时空分布特征分析,提出了管地电位空间分布的"波节"和时间变化的"纠缠"概念,根据理论分析和现场管道监测数据揭示了二者之间的内在联系,进一步研究了影响管地电位"波节"分布的重要因素。研究结果表明,管地电位"波节"和"缠绕"现象是普遍存在的,"波节"既是管地电位的空间分布过零点,又是管地电位时域变化趋势的分界点;管道地磁感应电流的极值位置往往与管地电位"波节"相对应,为管道阴极保护装置的合理配置提供了理论依据。

含蜡油凝点判断准则的力学涵义

凝点是石油工业中评价油品(包括原油)流动性的一个重要指标,但长期以来对其力学涵义缺乏准确的定量分析。通过对测凝实验中油样受力与变形的定量分析与数值模拟,研究发现在判断凝点的临界状态下,油样的运动形式为一弓形未屈服区绕自由液面上方一固定圆心的转动,且该弓形所对应的弧角固定为137.5°。据此,含蜡油凝点的力学涵义事实上是油品的屈服应力刚好达到可产生该特定运动形式的临界温度。该临界屈服应力与油品密度及试管直径呈正比。在国家标准GB510-1983所规范的测量条件下,临界屈服应力为14.14 Pa;在石油行业标准SY/T0541所规范的测量条件下,临界屈服应力为19.99 Pa。对凝点力学涵义的准确认识,将有助于加深对油品流动性测量与应用的全面理解。

加气站压缩机组效率计算新方法

压缩机组是加气站的主要耗能设备,计算压缩机组效率是评价加气站能效水平、开展节能工作的重要内容。研究发现,现有的压缩机组效率计算方法不适用于加气站的不稳定工况。在此基础上,以热力学开口系统能量方程为基础,提出了加气站压缩机组效率的计算方法。针对现场无法用仪表直接测得的计算参数,为提高算法实用性,研究确定了此类参数的具体计算方法,并将上述方法应用于现场测试与计算。研究结果表明,加气站压缩机组效率计算方法具有所需参数少、计算结果可靠、可操作性强等优点,可应用该计算方法了解压缩机组的真实用能水平,从而加快推进加气站的节能降耗工作。

离子液体1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐[C3mim][OAc]蒸气压和蒸发焓的测定及极性预测

用中和法制备了离子液体1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐[C3mim][OAc]，并用核磁共振氢谱（1H NMR）和差示扫描量热仪（DSC）对其进行了表征. 在418.15-438.15 K温度范围内，用恒温热重法测定了离子液体[C3mim][OAc]的蒸气压和蒸发焓. 根据Verevkin方法，在统计热力学的基础上计算了离子液体[C3mim][OAc]的气态和液态热容差ΔvapCpm = -88.8 J K-1 mol-1，进而将实验测得平均温度的蒸发焓ΔvapH（Tav）转换成参考温度298.15 K时的蒸发焓，即ΔvapH（298.15 K）= 116.8 kJ mol-1，并讨论了该离子液体的蒸发焓、蒸发熵和蒸发吉布斯自由能随温度的变化规律. 在Hildebrand理论基础上，本文提出了预测离子液体极性的新方法，即将溶解度参数δ看作极性贡献部分δμ和非极性贡献δn的加和，δ可由实验得到的蒸发焓计算，δn可用Lawson-Ingham方程计算，进而得到的δμ可看作离子液体极性的量度. 根据δμ大小预测的离子液体极性次序与实验结果一致.

复合材料增强管线钢管压力设计新方法

复合材料增强管线钢管(CRLP)是一种具有高承压能力的新型管道,其应用日趋广泛,但相应的管道压力设计方法尚不完善。对现有规范的分析表明,现有压力设计模式已不适合组合型管道。通过以CRLP平均环向应变作为设计的显式失效判据,并区别不同工况下的失效模式,确定相应的安全系数。基于组合薄壁圆筒模型,分别导出了是/否进行预应力处理的压力设计公式。压力设计公式考虑了CRLP几何尺寸、管线钢和复合材料力学性能对设计压力的影响。算例分析表明,对于未经过预应力处理而直接投用的CRLP,主要的失效模式是试压过程中产生过量残余变形;而对于进行过预应力处理的CRLP,主要失效模式转变为工作压力下的蠕变破坏。预应力处理可以一定程度上提高CRLP的设计压力,并有助于充分利用复合材料的承载能力。

毒性气体基于网格法的个人风险定量计算

以荷兰应用科学院(TNO)基于网格法的毒性气体个人风险定量计算为基础,介绍个人风险计算网格的划分原则,失效事件的选取,气象等级和风向的联合分布概率、引发事件发生频率的确定方法,死亡概率的计算模型和个人风险值的计算步骤。以煤气管道发生CO泄漏为实例,进行个人风险计算。