管道应力应变监测试验规程研究

管道埋设在土体中或每隔一段间距支承在支座上,且充满或部分充满液体时,应力分析因边界条件的不确定而使结果不可靠。以管道单元的状态特性(几何性质、材料性质、载荷属性、应力分析属性等)作为基本出发点,分析了危险区管道单元的轴向、环向及45°方向应力分布状况及最大主应力,并结合弹性破坏理论,对试验区管道安全状况进行了有效的评价,给出了作为试验依据和参考的基于应变测试技术的管道力学监测试验理论。     

大口径高压力复杂地形管道变形应力检测方法

中俄东线天然气管道具有超大口径、高钢级(X80)、高压力等级的特点,处于地质活跃的北部冻土与半冻土带,沿线易发生地质灾害,由此而来的非设计载荷会导致管道整体应力水平超过管道应变能力,给管道结构完整性与安全运行带来巨大挑战,采用高精度检测方法测量管道运行期间的应力是对管道进行安全评价的关键。针对中俄东线天然气管道的实际服役状况,在利用超声LCR波检测管道应力理论及方法的基础上,测量了超声LCR波在X80钢弹性变形及塑性变形中的传播时间,探究了超声LCR波在X80钢弹性变形及塑性变形中的传播规律。在中俄东线天然气管道投产运行之初,形成可靠适用的管道应力测量工程应用技术,为其今后运维中的安全评估提供了技术储备。(图5,参19)     

高钢级管道残余应力超声波法检测及小孔法验证

随着中国油气管网的逐渐形成,管道安全评估日益重要。基于此,对声弹性原理、超声法应力测量技术概况进行了简要回顾,并针对高钢级油气输送管道安全服役评价的需求,开发超声波法无损残余应力测量系统。同时,提出了近零校准应力试块技术:通过将零应力试块退火后线切割,进一步释放应力,可进行更加精准的零应力标定。并根据检测实际需要设计了弧面探头。利用上述系统开展X80管道的残余应力无损测量研究,并采用小孔法对其结果进行验证,证明其测试精度可靠、重复性好。研究结果可为油气管道应力在线测量提供技术手段,为管道运行、修复、评估提供一种有效的技术支持。     

兰成渝输油管道沉管应力应变监测技术

兰成渝输油管道东峪沟沉管治理工程中采用了应力应变监测技术.以沉管区管道的应变监测作为基本出发点,分析了边界点、弯管区、过渡段、最大挠度区管道单元的轴向、环向、45°方向应力及最大主应力变化趋势,并结合弹性破坏理论,对沉管区管道安全状况做出了评价,提出了基于应变测试技术的管道沉降过程力学监测理论.     

基于土弹簧模型的管道滑坡力学影响因素分析

滑坡是影响管道完整性的重要因素之一。基于土弹簧模型建立了滑坡管道有限元分析模型,考虑了管土之间相互作用的非线性特征,研究了管道内压、滑坡长度、滑坡位移、滑坡方向与管道轴向的夹角等因素对管道应力的影响。以陕京输气管道为例,分析了不同管道工况下滑坡相关因素对管道应力的影响,量化分析了垂直管道轴向的横向滑坡和平行管道轴向的纵向滑坡两种情况下的力学影响因素,得出滑坡方向与管道轴线的夹角对滑坡产生的附加应力具有重要影响,对于管道线路的完整性管理具有重要意义。研究结果可为滑坡地区管道的风险控制提供理论依据和技术参考。（图6,表1,参]5）     

直埋供热管道直管的应力分析

根据工程实际，利用弹性薄壳理论，将直埋管道直管段作为柱壳建立物理模型，并在相应曲线坐标下，对作用于管道上的荷载进行受力分析。根据所建平衡方程，利用边界条件，获得了直管段β向和n向的位移。利用此位移，根据物理方程，在理论上首次获得了以柱壳为物理模型的直管段α、β向应力解析解。     

热含蜡原油管道停输再启动压力研究

在室内环道上进行了胶凝原油再启动过程的试验,在试验分析的基础上解决了以下几个问题：首先,试验证实管内凝油屈服过程存在三个阶段,以弹性变形理论分析初始屈服段,用有时效的流变方程描述屈服值裂降段,用无时效的流变方程描述残余屈服段;其次,证实压力在管内凝油中传递与声波传播机理不同,压缩管内凝油系统“孔隙”是影响再启动凝油管道压力传递速度的关键因素,多“孔隙”凝油的阻尼作用和管内凝油屈服的径向滞后是两个重     

钳式时差式超声波流量计990LD检漏系统

钳式时差式流量计是利用宽幅电子束振子激励管道中的自然声波导管，以便产生一沿管壁轴向转播的声波。当该声波向前传播的时候，它以宽幅电子束的形式发出穿过液体的声能。这束电子到达管壁的另一侧并且沿此管壁传播，被传感器所接收。声能从上游方向发出时，到达到对传感器所需的传播，比从下游发出时到达对面传感器所需时间长，计量仪就是利用对这个时间差的测量来测量流动速度。钳式时差检漏系统是一系列安全装的现场测量站，它除     

改进剥层应变法测量铝合金预拉伸厚板内部残余应力分布

铝合金预拉伸板已广泛应用于航空整体结构件的制造,其内部初始残余应力引起的加工变形已严重制约新型飞机的研制和生产。测量残余应力的方法很多,但一般只能测量工件的表面和浅表层,而厚板内部残余应力测量一直是工程中的难点。文中针对铝合金预拉伸厚板的特点,提出了测量其内部残余应力的方法,并运用弹性力学理论进行了理论推导,得到了应力-应变关系矩阵。用该方法测量了7050T7451铝合金厚板内部残余应力,并对测试结果进了分析和比较。结果表明,本文提出的方法有效地解决了厚板内部残余应力测量的难题,有较高的工程应用价值。     

天然气管道轮式超声波壁厚测量系统的研制

天然气管道内部缺少耦合介质,无法使用常规压电超声测量管道壁厚信息,为此研制了一种轮式超声波壁厚测量系统。轮式超声波壁厚测量系统由轮式测厚探头、超声波激励、接收电路、数据分析存储单元和其他接口电路组成。该系统采用轮式超声波探头对管段壁厚值进行测量,将压电超声换能器安装于轮毂上,轮毂外浇铸弹性材料,通过轮面与被检测试件紧密贴合来实现超声波的声场耦合。牵拉试验的测试结果表明:该系统工作稳定,轮式超声波探头与管壁耦合效果良好,能够分辨出全部壁厚值,测量精度达到0.1 mm。该系统可以集成在管道变形、腐蚀及裂纹检测器上使用。     

洪水载荷下悬跨管道安全性的数值模拟研究

阐述了因洪水冲刷而暴露于河水中的管道的安全性对整条管道的安全运行有着十分重要的影响.利用数值方法分析了洪水载荷作用下的漂浮管道的安全性,以有限元软件ABAQUS计算了不同的管道漂移量与流速引起的管道的环向与轴向应力,同时分析了管道在此类载荷作用下的屈曲模态以及不同的河水流向与管道应力状态之间的关系.对管道自重对管道应力状态的影响进行了分析,分析结果可为管道现场抢修工作提供参考.     

横向管道滑坡有限元模型的建立及验证

油气管道沿线的地质滑坡会对管道安全运行造成极大威胁,管道一旦发生过量位移或受到过量应力,将产生屈曲变形甚至断裂。采用人工堆土的方法,建立了实体滑坡模型,整个模型平面形态采用圈椅形,将埋地管道当作埋地长梁,主要监测滑坡体自身表面变形、管道变形与应力、管土之间的相互作用力以及滑坡体内部力的分布形式。依据实体模型试验结果,结合弹性地基梁理论构建了横向管道滑坡的有限元模型,结果表明:在横向管道滑坡中,管道应力较大处位于滑坡宽度中央和滑坡两侧边界处。将有限元分析结果与试验监测结果进行对比,从而验证了所建模型的有效性。该模型可以用来进一步探讨滑坡对管道的力学作用。     

洪水载荷下悬跨管道安全性的数值模拟研究

阐述了因洪水冲刷而暴露于河水中的管道的安全性对整条管道的安全运行有着十分重要的影响。利用数值方法分析了洪水载荷作用下的漂浮管道的安全性，以有限元软件ABAQUS计算了不同的管道漂移量与流速引起的管道的环向与轴向应力，同时分析了管道在此类载荷作用下的屈曲模态以及不同的河水流向与管道应力状态之间的关系。对管道自重对管道应力状态的影响进行了分析，分析结果可为管道现场抢修工作提供参考。     

声波传感技术在多相流管道泄漏检测中的应用

海洋油气采集、运输主要是由多相流管道完成,多相流管道检测一直是管道安全管理的难点,基于声波传感技术的诸多优点,对其在多相流管道泄漏检测中的应用情况进行了研究。首先总结了基于声波传感技术的管道泄漏检测研究现状,然后通过气液两相流管道的声波法泄漏检测认知试验及对声波传感器采集的试验数据进行初步处理,验证声波传感技术在多相流管道泄漏检测的可行性。结果表明:在不同流型条件下,采集到的泄漏声波信号特征不同,但都具有第一峰值、第二峰值特征,因而可以利用求信号平均幅值、均方值及分段积分的方法来判断管道泄漏与否,并利用信号的互相关性实现泄漏定位。基于上述研究,探讨了声波传感技术在多相流管道检测中的研究和发展方向。     

基于声波法的管道泄漏检测技术研究进展

基于声波法的管道泄漏检测技术因其灵敏度高、定位精度高、可长期使用等优势近年来成为研究热点。阐述基于声波法的泄漏检测原理，采用文献计量学方法统计分析了2020—2021年该领域的文献类型、发文量及关键词，通过文献可视化分析软件VOSviewer进行关键词共现，分析得到该领域的热门研究方向及其热点技术，对其研究现状进行综述，并对未来发展趋势进行了展望。结果表明：基于声波法的管道泄漏检测技术领域的文章发文量呈逐年上升趋势，泄漏声波产生机理、声波传播与衰减特性、泄漏声波信号处理方法为该领域3个主要研究方向；其中泄漏声波信号处理方法众多且各有优缺点，次声波信号因其传播距离长、能量损失小等优点成为该方向的研究热点。未来应针对液体管道非满管情况泄漏检测、气液混相管道泄漏检测及两种工况对应的声波衰减模型构建开展攻关研究。（图4，表1，参57）     

复杂应力状态分析的BASIC程序

本文基于弹性力学中复杂应力状态的分析理论,编制了计算任意应力状态的主应力和主方向及最大剪应力的通用 BASIC 程序。可用于复杂应力状态的分析计算。     

声波聚焦技术防治农作物虫害的可行性分析

为探明声波聚焦技术防治区域范围内农作物病虫害的可行性,采用阵列指向性理论、Matlab仿真及基于智能声波发生系统的测试试验,对不同结构声阵列和影响y=a|x|阵列指向性的影响因子进行研究。对比结果表明:1)抛物线和y=a|x|阵列较线性阵列有明显的单向指向性;2)增加点声源的个数或点声源之间的间距能提高y=a|x|阵列指向性,但导致其抑制旁瓣能力降低;3)选择合理的参数a可以提高y=a|x|阵列的指向性;4)y=a|x|阵列结构简单,决定了其在防治农害虫应用上的优越性。因此,总体上y=a|x|阵列优于线性阵列和抛物线阵列,利用y=a|x|阵列实现声波聚焦技术为远距离防治区域范围内农作物害虫提供了一定的理论和试验基础。     

连续塌陷下埋地钢管力学响应研究

地层塌陷沉降是埋地长输管道常见的地质灾害之一。为研究连续塌陷下埋地钢管的力学响应规律,开展了连续塌陷下埋地钢管试验以及数值模拟,分析了连续塌陷过程中埋地钢管变形以及应力变化情况,并校核了塌陷地质灾害下管道力学理论计算结果。研究结果表明:在小范围塌陷时,随着塌陷范围增加,管道变形以及所受应力不断增加,管道中间位移及所受应力最大;当塌陷范围增加到一定程度时,土体完全塌陷,管道呈架空状态,管道位移减小,应力大幅释放,管道中间所受应力明显减小,最大应力位置由管道中间变为管道塌陷边界附近;塌陷地质灾害下进行管道应力计算时,在重力基础上考虑摩擦力或黏聚力的计算结果均大于试验和模拟结果,更具有指导意义。研究成果可为管道防护提供有效的理论指导。(图19,表4,参25)     

压电超声内检测器探头阵列的声场瞬时特性

为探究压电超声内检测器探头阵列声场的瞬时特性,采用COMSOL Multiphysics软件建立了探头阵列在管道中的有限元模型,基于自研压电超声内检测器试验测试条件,验证了有限元模型的正确性。分别研究单探头与双探头工作状态下阵列声场的瞬时特性,得到了两种工作状态下声场中各点的声压变化规律。结果表明:回波信号对相邻探头信号接收的影响较小;相邻双探头同时工作时,声压叠加区域远离探头表面,对相邻探头信号接收的影响也易消除。该模型可以确定管道中探头阵列在给定工况下的总声场,为压电超声内检测器的设计提供理论依据。     

基于接触单元的埋地弯头工作荷载下的强度分析

埋地弯头是长输管道常见的结构形式,易在外载作用下发生失效。基于非线性有限元方法,使用壳单元模拟管道,实体单元模拟土壤,接触单元模拟管土相互作用,建立了工作荷载作用下弯头受力分析的数值计算模型。对比计算了管径、壁厚、弯头曲率半径、弯头夹角、管土摩擦因数、土壤弹性模量不同特性参数下的管道应力,给出了管道峰值应力的变化规律:管径越大,弯头应力越大。结构上可以通过增加壁厚,增加弯头曲率半径与弯头夹角等方法减小弯头应力,而夯实弯头处的土壤也能够起到降低弯头应力的作用。