【摘 要】
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自油气产业诞生以来,管道安全事故一直威胁着管道运输业的持续发展,同时也给国民经济和生态环境带来了不可估量的损失。作为长输管道失效破坏的主要原因之一,腐蚀缺陷在一定
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自油气产业诞生以来,管道安全事故一直威胁着管道运输业的持续发展,同时也给国民经济和生态环境带来了不可估量的损失。作为长输管道失效破坏的主要原因之一,腐蚀缺陷在一定的条件下极易引发安全事故。因此,腐蚀管道承载性能的准确评估是保证长输管道安全运行的前提。本文简要介绍了腐蚀管道剩余承载力的ANSI/ASME B31G评价准则和有限元分析方法,并通过分析两种方法的适应性证明了有限元方法比B31G准则拥有更精确的评价结果。结合力学理论推导和有限元模拟分析研究了埋地输油管道内部流体主要作用力和外部土壤压力的作用效果,证实静压是埋地输油管道承受的最大作用力,且沿着管道流动方向不同位置处的静压值不同,与静压相比管周土压力对管道承载能力的影响整体上十分微小。借助有限元软件ANSYS建立了腐蚀输油管道的有限元分析模型,探讨了管道模型长度和材性、缺陷模型表面投影形状和深度过渡形状对应力分布和剩余强度的影响。表明管道模型拥有一个最佳模型长度,管道两端固定约束处的应力集中只会在最佳模型长度范围内对中部缺陷区域受力产生影响;对X52、X60、X70三种钢管而言,管道模型钢号在一定弹性范围内压下(13.5MPa左右)不影响受力。缺陷模型表面投影形状决定应力集中的分布位置和底面应力的分布形状,其中尖角比圆弧、小曲率圆弧比大曲率圆弧更易降低腐蚀管道的剩余强度;深度过渡形状影响弹性阶段的应力分布,深度上沿圆弧过渡能减小应力集中对剩余强度的影响。最后通过对比缺陷管道压力爆破试验结果验证了有限元分析模型的正确性。
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