埋地长输管道全线热胀强度问题的分割计算法

在文[1]至[6]中我们对埋地“Γ”管道的热胀强度问题已进行过较为详细的研究,并在实验中取得一定的验证。本文在此基础上提出分割计算法,用以解决埋地热输管道全线热胀强度问题。按照埋地管道热胀变形的特点,一般情况下全程具有n个弯头的埋地长输管道总可以分割成为n个“Γ”形管道进行计算。分割点的位置用迭代法确定,其零次近似位置可按过渡段长度的比例关系给出,收敛较快。     

埋地长输管道水平弯头升温载荷的进一步分析——弹性抗弯铰模型校核之一

前言 在文[1]中我们采用“弹性抗弯铰”的力学计算模型代替弯头,获得了计算埋地弯头升温载荷的近似解。关于这个解的准确度,应从两方面加以评定,一是实验研究,二是寻求更准确一些的分析解加以对比。 1978年至1979年期间,北京市煤气热力设计所、北京市市政四公司、北京市市政工程研究所、北京市热力公司,和我院协作,进行了一系列埋地管道实验研究,其中有关埋地弯头温度应力的实验结果,都与文[1]的理论计算值一致,相差不大。     

锚固墩的推力和位移分析

在热油气长输管道系中,为了限制热胀位移,保护弯头及泵站等安全运转,往往安装锚固墩。锚固墩所受推力究竟多大,尚未见到理论分析。有些管道设计单位,曾按照锚死直管自由端时所需承受的推力,来设计锚固墩,实践表明,这是过于保守的。后来又按经验多次减少设计推力,但无可靠的理论根据。 本文只分析水平埋地管道系中,弯头附近锚固墩的位移及其所受推力。给出了位移计算公式及推力计算公式,可供管道设计单位作为参考。文中考虑了温差、内压,及封头力等多种影响。     

埋地管道对称水平弯头的弹性地基曲梁解

本文在分析埋地管道水平弯头计算中的“弹性杭弯铰”模型的基拙上,提出了一种更符合管道受力与变形特征的计算模型。给出了该问题按纵横弯曲弹性地基曲梁求解的一般解答。文末用算例说明了水平弯头的曲率半径和弯头夹角时管道内力、位移的影响。     

有限单元法计算薄壁弯头应力

等厚薄壁弯头承受内压和弯矩的应力问题,按轴对称情况处理的工程近似分析法,已在力学教研室所写“弯头在内压作用下的应力”[1]和“弯头的平面弹性弯曲”[2]作了详细介绍,并推荐了一些简易计算公式供设计单位参考。 但在实际工程中弯头受载并非真正轴对称。在加温加压的油气长输管线中,埋地弯头受载尤为复杂,不仅有内压,还有分布不均匀的土压;不仅有弯矩,还有轴向力等与温度变化有关的外载。弯头在管道结构中本身几何情况也不是轴对称的,它的两端一般和直管相联,而且厚度不相等。有时弯头局部外皮上还补焊一些钢板条进行补强。     

基于遗传算法的直埋供热弯管的优化设计

直埋供热管道弯头的设计过程是一种试算的过程,即给定曲率半径和壁厚等参数来进行应力验算,直到应力验算合格为止。提出以曲率半径、壁厚和强度条件等作为约束条件,以弯头成本最低为目标函数,进行弯头的优化设计。通过对DN=1 000 mm以下各种规格管道的优化计算,得出了两臂无限长水平弯头的最优曲率半径和最优壁厚,得到了直埋弯头采用遗传算法进行优化设计的结论;且应用惩罚函数法来处理非线性约束问题,收敛稳定一致,收敛速度快。"遗传算法"应用到直埋供热管道弯头的工程设计计算中,不管弯头尺寸是否受到严格的场地限制,均可优化设计,既增强了弯头布置的灵活性,也提高了弯头的可靠性,降低了工程投资。     

基于IMU数据的应变解析技术及其应用

长输埋地油气管线在严重的地灾作用下会引发管道变形,如果变形的管段存在缺陷,将极易导致管道失效,造成严重的环境污染和经济损失。准确地获取管道的变形情况并进行安全评价能够为保障管道安全稳定运行发挥重要的作用。基于IMU检测数据,通过小波变换降噪和油气管道设计规范进行特征识别的应变解析算法,能够有效地识别管线上的热偎弯管、冷弯管、弹性敷设段和重点关注段。该算法计算的管段弯曲拉伸应变值将结合ExxonMobil提出的拉伸应变容量预测模型对环焊缝进行基于应变的安全评价。在基于应变设计的高钢级油气管道已在国内油气运输行业得到广泛应用的背景下,可以参考该评价方法开展高钢级管道环焊缝的安全评价。     

埋地长输管道纵向弯头温度内力的近似分析

通过山区和丘陵地带的长输管道,纵向拐弯很多,弯头有朝上的也有朝下的,土壤性质各地段也不一样,故分析弯头的温度内力较为复杂。在摩擦很小,几乎可以略而不计的地段,当管道升温膨胀时,这一地段内的各直管的变形将互相发生牵制,每个弯头的温度内力不能单独算出,必须和其它弯头联解才能算出,这是一种类型。这种类型本文暂不考虑。 在土质较干,回填较密实的地段,摩擦并非很小,这种情况下当管道升温时,弯头两侧     

直埋管道弯头受力分析及设计方法

在管道敷设中，不可避免地要用到弯头。对直埋弯头受力计算办法作了简要介绍，并提出了对弯头处的具体处理措施，总结了直埋弯头设计的一些方法。     

埋地管道弯头附近固定墩所受推力有限元分析

采用有限元法分析埋地管道弯头附近固定墩受力情况，建立了管道—土—固定墩相互作用模型。通过计算不同弯头夹角、土壤参数、弯头曲率半径下管道的轴向内力，对工程上原有的固定墩所受推力计算提出了改进，可供管道设计者参考。     

浅谈油气长输管道的施工技术与管理

在油气的勘探、加工以及钻井的过程中都需要长输管道的施工建设,在油气的运输中长输管道也是非常重要的纽带和环节。在油气长输管道的施工管理中需要对施工技术进行严格控制,这样油气长输管道的质量才能得到有效保证,让油气长输管道的施工建设质量符合相关的标准和要求。     

直埋供热管道直角弯管热-力耦合分析

针对直埋热水供热管道弯管受力的复杂性,基于土弹簧模型建立了三维热-力耦合有限元模型,分析了直埋直角弯管应力的主要影响因素,给出了缩短弯臂长度的热-力耦合有限元模型。建模中管土相互作用考虑了介质的重力和覆土重力等的作用,弯头管段的边界条件施加在2个弯臂端头。结果表明,直埋弯管在温升作用下的峰值应力远大于内压作用下的峰值应力;直埋弯管的一次应力随管道壁厚、管道埋深的增加而降低,随内压、弯头曲率半径的增加而增加;直埋弯管的二次应力随管道壁厚的增加而降低,随内压、埋深、温升、弯头曲率半径、弯头端部位移的增加而增加;弯头截面竖向椭圆化对弯头是有利的,而横向椭圆化是有害的;地面荷载作用使弯头最大当量应力减小,对弯头起保护作用。该研究旨在为直埋管道的安全性分析提供帮助。     

振动信号在跨越油气管道安全检测中的应用

跨越油气管道安全检测是油气管道保护的难点,对此提出了一种基于振动传感器的跨越油气管道意外载荷检测方法。基于阈值处理理论,构建了阈值-模极大值去噪方法,将重心频率、均方频率和频率标准差作为判断油气管道运行状态的特征参数;通过搭建长输管道振动实验系统,采用外物撞击的方法模拟跨越油气管道的意外载荷,对振动信号进行降噪处理并提取特征参数。结果表明,与传统去噪法相比,本文提出的去噪方法信噪比和计算速度获得大幅提升;管道正常运行和外物撞击状态下的振动信号的相关特征参数存在显著差异,说明了振动信号作为跨越油气管道状态监测指标的有效性;振动信号相关特征参数随着信号源与传感器距离的增加而增加,而对管道输量不敏感;流体流向对振动信号有重要影响,信号源在传感器上游时,相关特征参数显著高于信号源在传感器下游的情况。     

冲击荷载作用下埋地长输管道受力性能分析

为研究冲击荷载作用下埋地长输管道的受力性能,制作一个土箱—管道缩尺模型,进行落锤冲击试验,并建立落锤冲击埋地管道的有限元计算模型,对管道动态响应过程进行数值模拟。主要分析了管道壁厚、管径、埋深和冲击能量等参数对管道受力性能的影响,探讨埋地长输管道在冲击荷载作用下的整体变形特点和应变分布规律。研究结果表明:在冲击荷载作用下,冲击能量增加,管道跨中表面的应变峰值增大;相同工况下大管径和薄壁管道应变值大,管道覆土越深,管道应变峰值越小,土体的缓冲作用削弱了管道受到的冲击作用;通过有限元模拟结果与试验结果对比分析,两者一致性较好,故在实际工况下可用有限元模拟落石对埋地管道的冲击作用。     

长输油气管道对接焊缝射线检测缺陷分析

目前长输油气管道对接焊缝射线检测大多数用《承压设备无损检测》和《石油天然气钢质管道无损检测》两种检测方式,在长输油气管道对接焊缝射线检测中其各自在应用时应该考虑在特定的应用程序环境下,根据两个检测标准的特点,区别运用。该文阐述在长输油气管道对接焊缝射线检测实际应用中二者之间区别,针对其检验标准射线部分不同进行比较,细化分析长输油气管道对接焊缝射线检测中存在的不足,其目的是促进无损检测人员更好地理解其检验标准,更准确地使用检测技术,以确保后期开展工作的质量和焊接质量。     

埋地长输管道两臂不对称纵向弯头的温度内力近似分析

埋地长输管线中,两臂对称纵向弯头的温度内力分析,已发表于文,该文重点为无锚状态下(或称自锚状态)弯头的温度弯矩计算。如果弯头两臂直管长度都短于过渡段长度,则其温度弯矩将小于无锚固状态下的温度弯矩。 本文给出不对称短臂情况下纵向弯头温度弯矩的计算方法。仍采用“弹性抗弯铰”作为弯头的力学计算模型。文中不只考虑两臂管长不对称,同时考虑两臂的土壤摩擦力和横向土壤反作用力也都不对称。这样分析出的计算公式和计算方法,应用范围更广泛一些。     

第四系覆盖层厚度对地下煤层采空区地表及埋地输油气管道变形的影响

随着我国油气管道建设规模的急剧发展,越来越多油气管道不得不穿过已有或规划的地下矿产开采区,尤以煤矿居多。穿过采空区的埋地输油气管道安全取决于地表稳定性,后者是否产生变形及其强烈程度受多种因素控制,第四系覆盖层厚度是其中主要因素之一。采用数值模拟手段分析了松散层厚度对地下煤层采空区地表及埋地输油气管道变形的影响。结果表明:当采空区范围、煤层厚度及其覆岩岩性一定时,地表及管道下沉值和水平移动值随着松散层厚度占采深比例的提高而增大;管道破坏最易发生在移动盆地边缘和中心;采空区地表变形后管道轴向应力随松散层厚度线性增大。     

天然气长输管道生产调度系统分析

作为能源消耗和生产大国,我国油气资源主要集中于华北、东北、西部地区,主要油气使用区则为沿海及东部地区,因此我国建设有大量天然气长输管道。为了保证天然气长输管道较好地服务于天然气的长距离运输,天然气长输管道生产调度系统的建设必须得到重点关注。基于此,该文简单分析了天然气长输管道生产调度系统的职能,并深入探讨了系统的建立路径,希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。     

浅谈石油天然气长输管道设计模式的发展

本文叙述了管道运输在国民经济综合运输中的重要作用,进而总结了油气长输管道的发展之路,探析了油气长输管道的发展趋势,进而提出了创新技术战略和一些长距离管道运输工程中提高勘察设计效率的建议。     

浅析油田长输管道施工中的常见问题与措施

随着经济社会的不断发展进步,油气资源的需求日益增大,油田开发建设的规模和速度也随之扩大,油田产业建设发展越来越受到重视。在油田产业中长输管道是一项重要环节和内容,承担着大量的输送任务,对各行各业的经济发展和保障人民生活都具有重要的作用,因此长输管道的施工十分重要。长输管道施工需要较长的建设工期,同时投资规模大、安全要求高等特点,施工中存在的问题也较多,笔者在本文中分析了长输管道施工中的一些常见问题,并根据存在的问题提出了具体的完善措施,旨在通过本文的研究,为长输管道施工提供更多的参考,为我国油田长输管道施工做出贡献。