横向滑坡载荷作用下埋地PE管道的损伤数值模拟

埋地燃气输送管道服役环境复杂,其中滑坡地质灾害严重威胁管道的服役安全。以埋地聚乙烯(polyethylene,PE)管道为研究对象,利用ABAQUS有限元软件模拟了横向滑坡载荷作用下的管道损伤行为,探讨了滑坡参数(滑坡体位移量)、管道埋深以及内压对PE管力学性能的影响。研究结果表明:滑坡作用下埋地PE管最大偏移、最大Mises应力和最大主应变均位于管轴向横截对称面上。管道最大Mises应力随滑坡位移的增大而增大,管底为管道最终屈服点,屈服主要原因为管横截面被压扁变形。管道未屈服时,最大Mises应力随内压的增大呈现先减小后增大的现象,最大主应变随内压的增大而增大。最大Mises应力和最大主应变均随埋深的增大而增大。

基于CEL的管道清管器90°弯头通过性能分析

在油气管道内检测作业中,清管器通过90°弯头时常面临卡堵风险,进而对检测和清管作业效率造成严重影响。为研究清管器在过弯时的通过性能,选取皮碗外径168 mm的清管器和弯曲半径为3D的90°弯头为研究对象,分别建立了三维准静态和基于欧拉-拉格朗日(CEL)方法的三维流固耦合2种仿真模型,并对仿真结果进行了对比研究。在此基础上,提出了以动力学响应特性和变形状态为依据的清管器弯管通过性评价方法,并分析了皮碗过盈量、夹持率和结构形式对其影响。研究结果表明,为保证清管器良好的过弯性能,过盈量范围应在2%~4%之间,夹持率应在60%左右,皮碗几何非连续特征面设定原则应使皮碗与过盈管道接触位置集中于皮碗唇部。研究结论对于管道清管器防卡堵机械结构设计及内检测施工安全保障具有一定的科学价值和工程指导意义。

X80钢补焊残余应力模拟与试验验证

X80管线钢在铺设或者使用过程中会产生裂纹、气孔等缺陷而需要进行补焊修复。利用ABAQUS有限元分析软件建立了X80钢平板补焊模型,模拟分析了补焊前后X80钢焊接残余应力的变化情况,同时研究了3种不同补焊热输入量对焊接残余应力的影响。为验证模拟结果的准确性,开展了3种对应热输入量的补焊试验。模拟及试验研究结果表明,补焊残余应力高于初始焊残余应力,补焊后横向残余应力峰值较初始焊增加55.52%,补焊后纵向残余应力峰值已超过材料屈服强度。随着补焊热输入量的增大,Mises等效残余应力峰值和纵向残余应力无明显改变,但不同路径的横向残余应力变化规律有所不同。试验测量的残余应力值与模拟结果接近,两者的变化趋势一致。