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工况对管道凹陷形成及管道安全性的影响

2021-01-20

石油化工设备 2021年1期
关键词:有限元效应深度

(广东省特种设备检测研究院,广东佛山 528251)

管道运输有安全可靠、量大、连续迅速及成本低等优点,油气管道已经成为国内外能源运输的动脉。管道失效事故会造成巨大的经济损失,研究其失效形式具有重要意义[1-3]。凹陷是管道横截面上的永久塑性变形,其存在会增大管道的局部应力,往往是管道发生疲劳和应力腐蚀裂纹的发起点[4-5],成为管道失效的重要原因之一。国内外学者针对凹陷管道做了大量研究工作。Dawson S J等[6]通过数据统计发现,欧洲多数管道存在大量的凹陷。焦中良等[7]针对国内某条管道进行凹陷统计,发现平均每公里存在1.6处凹陷 。有严重凹陷的管道,在一定内压作用下可能破裂或萌生裂纹,影响管道正常安全运行。Rosenfeld M[8]通过试验发现,不同形状的凹陷引起失效点的位置是不同的。Yi Shuai等[9]通过对凹陷管道的爆破试验发现,越靠近凹陷中心,应变随管道内压增加变化越明显,当管内压力达到管壁屈服压力后凹陷边缘附近沿轴向有反凸现象。钟功祥等[10]对不同支撑角度下凹陷进行的有限元模拟及应变分析表明,支撑方式为45°对称分布时等效应变最小。Jie Cai等[11]通过有限元模拟和试验研究拟合了纯弯矩下含凹陷管道的剩余极限强度计算公式。Ramezani M等[12]通过模拟得出了应变随凹陷深度和管道内压的变化规律。Jan Kec等[13]通过压力试验观察凹陷的轮廓变化,测量应力应变的变化。帅健、帅义、杨琼等[14-16]通过爆破试验发现,内压的波动会使凹陷所在管道位置产生较大的应力和应变,提出了一种凹陷管道工程的简易评价方法。……

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