悬空管道的安全性评估

土壤滑坡或土壤冲蚀造成一段埋地管道成为悬空。管道悬空严重影响埋地输油管道的安全运行。基于双参数模型地基理论,把悬空管道设定为弹性地基梁,考虑轴向力、内压、内流、外流和土壤刚度系数等因素的作用,建立管道与土壤相互作用的力学模型,计算悬空管道的临界长度评估其安全性。根据管道边界条件和失效模式的不同,分析上述各因素对悬空管道临界长度的影响,进而对悬空管道的屈服失效、屈曲失效、共振和疲劳失效进行安全评估。结论对埋地管道的合理设计、土壤刚度的处理、管道安全性的提高具有工程实际意义。     

悬空管道固有频率的计算

在地质灾害作用下，输油管道下方的土层下陷或流失会造成管道悬空。当悬空管道发生弯曲变形时，两端埋地管道要对悬空管道产生影响。利用埋设段和悬空管道的受力平衡条件联立求解出两段管道的弯曲变形，并且讨论了不同土壤刚度和管道轴向力条件下悬空管道振动的固有频率，并和工程上推荐使用的简支梁和两端固支梁的静动态特性进行比较。管道大幅振动或共振是管道破坏的重要原因，准确计算悬空管道的固有频率，对悬空管道的静力分析、振动分析以及输油管道的完整性评价都有非常重要的意义。     

基于湍流冲击振动的输油管道稳定性研究

要水流冲刷管底形成悬空管道，悬空管道假设为一端固定一端铰支的均质等截面简支梁。在分析管道垂直载荷对悬空管道临界长度影响的基础上，考虑到输油管道振动引起的动应力以及管道振动时的外部阻尼、管道轴向力和内压对管道的作用，对悬空管道进行受力分析，导出管道振动微分方程。以保证管道强度的安全可靠为判据，计算求出悬空管道的临界长度，以便预测管道失稳条件，并对其及时采取稳固及抢修措施。     

径向载荷作用下管道挤压变形过程数值模拟

野外埋地敷设的长距离输油管道发生断裂等较大事故时,采用管道局部挤压的方式可以在较短时间内将管道快速压扁以截断流油。为设计管道挤压截流装置,运用ANSYS Workbench建立上下压头加载作用下管道挤压的有限元模型,完成对ф159 mm×5 mm的45号钢挤压变形模拟仿真,得到管道挤压的等效应力、位移分布、变形范围和载荷-位移曲线等。将模拟数据与实验数据进行对比,两者结果比较吻合,可以为管道泄漏抢修提供理论和实践参考。     

钢质管道挤压变形过程数值模拟

基于对钢质输油管道挤压变形原理的分析,建立上下刀具加载作用下钢质输油管道挤压变形模型,采用扩展拉格朗日方法求解三维接触挤压问题,完成20号无缝钢挤压变形过程的数值模拟。将模拟试验数据与前人实际试验数据进行对比与验证,模拟结果与实际试验结果吻合。该模型可以用于模拟不同规格管道挤压变形情况,得到管道挤压变形的位移、载荷和应力分布规律,为管道应急抢修提供理论和实践依据。     

埋地输油管道直流排流保护技术应用

随着电气化铁路建设的飞速发展,干扰电流对埋地输油管道的干扰腐蚀越来越普遍。干扰电流包括直流干扰电流、交流干扰电流和地电流等3类,其中直流干扰电流对输油管道的干扰腐蚀最为严重。分析了直接排流、极性排流、强制排流和接地排流等4种直流排流技术的工作原理、特点及适用范围,结合输油管道的设计背景及电位测定,在不影响电气化铁路正常运行的情况下,选择接地排流保护措施。计算确定了输油管道的排流保护参数,并在输油管道平行电气化铁路区间设置6组直流干扰电流排流点和9组牺牲阳极。埋地输油管道经开挖检测,管道绝缘防腐层完好,未发现明显的直流干扰腐蚀现象,取得了较好的直流排流效果。     

岩土崩塌冲击作用下埋地管道应力与变形分析

基于散体极限平衡条件,利用马斯顿提出的沟内埋管垂直土压力计算模型,对存在冲击荷载情况的埋地管道受力进行分析,同时根据弹性半空间理论对落石冲击荷载情况下管道轴向附加荷载分布情况进行了计算分析。在利用传统的应力设计进行分析校核的同时,应用竖向变形量设计理念,研究了落石垂直冲击管道正上方时管道变形情况,以此来判断管道失效与否,为地质崩塌灾害易发区埋地管道的铺设方式提供理论和实践依据。     

钢质管道挤压变形实验研究与结果分析

野外埋地敷设的长距离输油管道发生断裂等较大破坏时,采用管道局部挤压的方式,在较短时间内将管道快速压扁以截断流油。为了设计管道挤压截流装置,使用18 mm宽度的压头对?325 mm×6 mm的X60钢管进行挤压变形实验,得到了管道挤压的载荷-位移曲线、管道的变形范围、管道压扁后的回弹情况和挤压过程中的塑性载荷等数据,并验证了管道挤压过程中的安全性。通过实验,不仅可以研究管道塑性破坏后的变形规律,而且为管道泄漏抢修提供了理论和实践参考。     

塔架摆杆系统静动态特性研究

为研究航天发射塔架摆杆系统的静动态特性,利用Pro／E建立其三维实体模型,再将模型导入Abaqus中建立其有限元模型并对该塔架摆杆系统进行静、动态分析计算．通过静态分析,得到塔架关键部位的应力及位移值,对其安全性进行了校核;通过动态分析得到其固有频率及振型,与试验所得频率进行对比,验证有限元建模的正确性．     

双材料界面裂纹的加料有限元方法

为解决求解双材料界面裂纹应力强度因子等断裂参量的困难,在常规单元位移模式中引入界面裂纹尖端位移场,构建加料界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,推出了加料有限元方程。采用不同的加料单元和过渡单元配置方案,建立了方形板中心界面裂纹和矩形板单边斜界面裂纹的加料有限元模型,求解有限元方程直接得到应力强度因子,与解析解的结果对比,表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于界面裂纹的计算分析中。     

火灾对埋地输油管道温度场影响的数值研究

地面发生火灾时,将对土壤、地下管道及输送的油品温度产生影响,原有的热平衡被破坏,建立新的温度场;即便在火灾被扑灭后,一段时间内土壤、管道温度会继续升高,仍有可能造成管道失效。针对此情况建立了非稳态传热模型,进行了数值模拟,并对结果进行了分析。这一模型的建立,为后续的管内输送介质温度分布的研究提供了科学的依据。     

机动管线河流水面铺设牵引力分析与计算

机动管线在穿越河流时常采用水面浮运的方式铺设到对岸,铺设过程中,准确计算管线所受拉力是可靠地设计穿越装备、管线安全施工及运行的关键。建立了水面浮运的数学模型,得出了受力面积的选取方法,利用积分法导出了管线两端拉力的计算公式,指出了影响拉力的因素。采用3种流速方式分别计算出管线两端的拉力并进行了比较,采用符合实际情况的水面流速函数计算出的结果比较合适,对铺设设备的选取提供了理论支撑,对管线铺设有一定的参考价值。     

有限元法在管道水击计算中的应用探索

管道水击基本方程属于一阶双曲型偏微分方程,虽然目前水击主要采用特征线法进行计算,但有限元法也可以求解双曲型方程,据此尝试采用伽辽金加权余量法对管道水击进行有限元数值计算。根据管道水击的基本微分方程组,选取适当的速度、压力插值函数,建立管道水击的有限元模型,并通过实例分析,和特征线法相比较,证实有限元法在管道水击计算中是有应用前景的,有必要作进一步深入研究。     

多年冻土区管道的设计技术研究

在多年冻土地带铺设油气管道，是国际能源战略发展的必然，但由于冻土具有冻胀和融沉特性，因此，选用合适的管道设计方法保证管道安全运行一直是一大研究热点。通过对多年冻土区管道所承受载荷类型的分析，论证了采用基于应变的管道设计方法的合理性，并着重对拉伸应变极限和压缩应变极限的确定方法进行了探讨，指出在实际设计中，应该选用相对宽松的压缩应变极限值和严格的拉伸应变极限值。     

管线最大通过能力求解方法研究

长输管线的密闭输送方式采取"泵到泵"接力运行,全线是一个统一的整体, 对管线最大通过能力的计算,要考虑前后泵站间的相互影响,进行迭代计算。针对长输管线 最大通过能力的两种求解方式:迭代法,通过逐步校核,调整计算结果的大小,使其逐步逼近 最终计算结果;分段计算法,分步校核,逐步搜寻全线"瓶颈"段,得到"瓶颈"段的通过能力, 即为全线最大通过能力。分别建立了数学模型,并基于Visual Basic 6.0编程,进行迭代运 算,得到了相应计算结果,对两种方法的理论方法、程序编写、计算结果进行了比较,用于指 导管线计算方法的选择。     

机动管线水顶油排空油水混合物切割工艺研究

排空是机动管线的一项经常性作业。在水顶油排空过程中,不可避免地会产生混油,因此混油的切割工艺尤为关键。通过对机动管线水顶油排空作业终端混油切割流程、设备操作的分析,提出了采用1个三通球阀代替2个闸阀的切割流程,自行搭建了实验平台,测量了三通球阀的流动特性,论证了三通球阀作为机动管线混油切割阀的可行性。实验表明,新流程的使用降低了切割操作难度,提高了切割作业的快速性和准确性。