管道悬索桥空缆下的索夹放样

悬索桥主缆的空缆线形和成桥线形差距较大,为确保悬索桥施工后的成桥线形最大限度地符合图纸设计线形,吊杆点位的准确性显得至关重要,而决定吊杆点位准确性的索夹在主缆空缆线形上的放样工作则是重中之重。采用悬链线无应力长度精确求解公式,详细分析了索夹点位在空缆状态与成桥状态之间的函数对应关系,并提出了索夹以坐标平距进行施工放样的迭代计算方法。以某管道悬索桥为实例,分析了索夹坐标平距放样数据,温度、跨度及放样过程等因素对索夹点位放样精度的敏感性和影响,其结果有利地指导了索夹放样施工工作。索夹实际施工放样结果表明,放样精度可控制在1 cm内,完全满足施工误差要求。通过工程实例,论证了所述索夹坐标平距迭代求解公式、索夹平距放样方法、温度和跨度修正方法等在悬索桥空缆下的索夹施工放样中的实用性。     

某成品油管道悬管段安全状态评价

某成品油管道由于洪水冲刷,形成了长约324m的悬管段。从基于应力的传统设计准则出发,对悬管段的受力状态进行评价,结果显示悬管段将会失效,与事实情况不符。从基于应变的设计准则出发,考虑管材的弹塑性变形能力,对悬管段的受力状态进行评价,结果显示悬管段处于安全状态,最大挠度为7.08m,与事实情况基本吻合。进一步对可能影响悬管段应变能力的因素进行分析,结果表明:基于应力的传统设计准则对悬管段的受力状态进行分析是非常保守的,为了充分发挥管材的塑性应变能力,应采用基于应变的设计准则。管材的应变硬化特性,例如屈服强度、抗拉强度、应变硬化指数等,对悬管段承受大应变的能力具有较大影响。     

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.     

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。     

埋地钢质管道交流腐蚀的评价准则

强电线路对埋地钢质管道产生交流干扰进而诱发交流腐蚀的问题日益凸显。预测交流腐蚀发生的可能性时,国内以交流电位为评判指标,欧洲以交流电流密度为主要评判指标,两者均有标准可依。以某交流腐蚀管道为例,依据国内外相关标准对其交流电位、交流电流密度、保护电位和保护电流密度等参数进行测试和计算,比较了两种交流腐蚀评判指标的适用性,证明了以交流电流密度为主要评判指标的交流腐蚀评价准则具有更高的精确性,以及在交流干扰条件下传统的-850mV(CSE)保护电位评价准则的局限性。     

基于应变的管道环焊缝失效评估图评价方法改进

当管道名义应力超过材料屈服强度时,基于应变的失效评估图是评价管道内裂纹缺陷的重要手段,焊缝强度匹配是影响管道环焊缝断裂行为的重要参数,而传统的基于应变失效评估图方法未考虑焊缝强度匹配的影响。基于此,采用数值模拟方法建立了管道环焊缝外表面局部环向裂纹驱动力有限元模型,并基于BS 7910-2019《金属结构裂纹验收评定方法指南》的参考应变计算方法,探索了裂纹深度、裂纹长度、焊缝强度匹配系数、管材屈服强度对基于应变失效评估图评价管道环焊缝裂纹缺陷精度的影响,提出了将焊缝强度匹配纳入基于应变的失效评估图的改进方法与计算模型。改进后的基于应变失效评估图方法大大提高了其适用范围与评价精度,可为工程中开展管道环焊缝的适用性评估提供参考。（图14,表1,参24）     

基于应变的管道强度设计方法的适用性

对比分析了基于应力和基于应变两种管道强度设计方法的实质内容、设计理念和适用性:来源于传统的材料强度理论的基于应力的管道强度设计方法是一种适用于在内压、温差等以力为控制参量的载荷作用下的弹性设计;来源于极限设计理念的基于应变的设计方法则是一种塑性设计,适用于一旦发生重大地质灾害,作用于管道上的载荷以位移作为控制参量。后者是在前者难以满足管道强度要求时采用的,是对前者的补充。提出了基于应变设计方法的适用条件及其需要注意的问题,对于我国今后在管道设计中采用该方法具有一定的指导作用。     

在役含缺陷油气管道的安全评价准则

针对石油天然气管道在运行过程中由于管道含缺陷而“带病”服役的问题,回顾了国内外对含缺陷管道的安全评定准则,总结出ASME B31G、API RP 579、DNVRP-101、PCORRC评价准则和SY/T 6477-2000评价准则的优缺点和适用范围.ASME B31G评价准则和API 579评价准则相对比较保守,而基于ASME B31G修改后的几种评价准则准确度有很大改善;DNV RP-F101评价准则和PCORRC评价准则适用于中高强度等级的含缺陷管道评定.建议在具体评定过程中,根据实际工况选用评价结果相对准确和计算简单的评价准则,并可根据实际需要对目前常用的评价准则进行修订,提出具有针对性的评价准则.同时建议对一些复杂结构缺陷和多种载荷耦合的含缺陷管道进行有限元数值计算.(参8)     

基于内检测数据的管道凹陷应变计算

针对内检测中发现的凹陷对管道结构强度的影响问题,开展凹陷应变的计算分析,以期有效指导管道凹陷的开挖验证及修复工作。总结了基于内检测数据的凹陷应变计算方法和技术路线,指出了滤波分析的必要性和可行性。依据ASME B31.8-2010的相关规定,结合实际的管道内检测数据,得到了7种典型滤波方法下的应变计算结果。通过对比应变计算结果,分析了不同滤波方法对管道凹陷数据处理及应变计算的影响和适用性。结果表明:基于管道凹陷内检测数据的应变计算技术可行,低通滤波方法对管道凹陷数据的滤波效果较好,可获得较合理的凹陷应变计算结果;低通滤波方法中,选择合适的截止频率参数对凹陷应变的准确计算至关重要,截止频率的取值与内检测信号的噪声大小密切相关。     

湿陷性黄土地区管道基于应变的设计方法

湿陷性黄土在一定条件下发生自重湿陷,将对沿途管道的安全运行产生一定影响。针对我国典型地区黄土湿陷位移计算方法,建立了湿陷性黄土地区基于管土相互作用原理的管道设计应变计算有限元模型,并提出了管道许用应变的确定方法。以新粤浙管道工程中湿陷性黄土地区埋地管道建设为例对基于应变的设计方法进行分析,得出管道应变分布与位移之间关系,为湿陷性黄土地区管道的设计与安全评价提供了依据。     

基于管道应变的应力弱磁检测模型

【目的】金属磁记忆（Metal Magnetic Memory, MMM）应力检测技术支持非接触、在线检测,在以钢制油气管道为代表对象的铁磁性材料应力损伤检测领域具有很好的应用潜力,现有研究缺乏对磁力学关系的全面分析,需要建立一套完整的磁力学关系体系,明确MMM检测信号与弹塑性阶段应力集中的对应关系。【方法】基于J-A理论,建立管道磁化强度与应变关系数值模型,计算分析管道变形过程中MMM检测信号特征,研究了应力影响下的无磁滞磁化曲线形状参数、钉扎系数对MMM信号的影响规律,并对应变与磁信号的关系开展全尺寸水压试验验证。【结果】管道在受力过程中,应变逐渐增大,磁化强度曲线在弹性变形阶段发生第1次翻转,翻转位置位于近屈服处,且随无磁滞磁化曲线形状参数的增大而提前;当管体发生塑性变形时,位错引起材料磁学特性改变,磁化强度曲线出现第2次翻转,翻转位置位于屈服点附近,且受钉扎系数影响较大,随着钉扎系数增大,翻转位置延后,翻转处应变呈2次函数减小趋势,第1次翻转与第2次翻转方向相反。【结论】利用该特征,根据磁记忆信号翻转规律与被检管道相同材料标定试验结果的相位对比分析,可判断钢制油气管道应力集中处...     

海底管道悬空段状态检测及安全性评价

由于海况的变化,海底管道会出现悬空段,其安全性受到高度关注.采用侧扫声呐及浅层剖面检测技术,对某海底管道进行了实际检测,得到了管道全线的掩埋、裸露、悬空现状,同时对悬空段进行了加密检测,探明了海床状况.构建了海底悬空管道应力分析模型及涡激振动分析模型,并基于实际检测结果,对该海底管道进行了悬空应力分析及涡激振动分析.结...     

埋地含蜡原油管道流动安全性评价方法

停输时间过长和管道在不稳定工作区内运行是诱发凝管的两个主要原因.针对埋地含蜡原油管道的凝管问题,提出了管道稳定运行安全指数(SOSI)和停输再启动安全指数(PRSI)的概念,根据临界输量及凝管概率确定了两个指数的等级划分,给出了使用这两个指数分别评价管道运行期间和停输再启动的流动安全性的方法.并综合这两个安全指数,提出了定量描述管道流动安全状态的管道流动安全指数(PFSI),对定量评价管道流动安全状态具有重要指导意义.以铁大线铁岭到沈阳段为例,对各月份、不同进站温度条件下的管道流动安全指数(PFSI)进行了计算,并根据管道流动安全指数确定了沈阳站安全、节能的进站温度.     

埋地含蜡原油管道流动安全性评价方法

停输时间过长和管道在不稳定工作区内运行是诱发凝管的两个主要原因。针对埋地含蜡原油管道的凝管问题，提出了管道稳定运行安全指数（SOSI）和停输再启动安全指数（PRSI）的概念，根据临界输量及凝管概率确定了两个指数的等级划分，给出了使用这两个指数分别评价管道运行期间和停输再启动的流动安全性的方法。并综合这两个安全指数，提出了定量描述管道流动安全状态的管道流动安全指数（PFSI），对定量评价管道流动安全状态具有重要指导意义。以铁大线铁岭到沈阳段为例，对各月份、不同进站温度条件下的管道流动安全指数（PFSI）进行了计算，并根据管道流动安全指数确定了沈阳站安全、节能的进站温度。     

缓冲式排水模式管道系统的设计与安全性评价

通过建立缓冲式排水模式管道、河网耦合水力模型,在运用推理公式法初步确定管道系统设计参数的基础上,通过模型试验对缓冲式排水模式管道系统的设计、应用条件进行了分析探讨,确保了缓冲式排水模式合理性和安全性.并以上海某地区为例,在2种典型工况下对缓冲式排水模式的应用条件进行了计算,同时以洪灾频率为指标对缓冲式排水系统的安全性进行了评价.这为不同河网条件圩区的缓冲式排水模式的设计和安全评价提供了新的方法.     

中国-朝鲜原油管道中方段流动安全性评价

中国-朝鲜原油管道长期以超低输量间歇输送,并在伴有河流穿越、温降较快的条件下运行,导致频繁的停输再启动,从而使得管道的流动安全性降低,因此有必要对该管道进行全面的流动安全性评价。根据该管道近3年的生产运行数据,对流量、出站温度、地温等影响流动安全性的关键参数的分布规律进行了校验,利用自动统计分析软件对采集的生产运行数据进行分析和统计,以初凝概率为指标给出了各月份的建议安全输量,并对中朝原油管道现有的允许停输时间进行了校核,给出了新的流动安全性评价结果。研究结果为中朝原油管道的安全运行提供了参考。     

高钢级管道环焊缝主要特征及安全性评价

环焊缝是长输管道的重要组成部分,其失效是载荷、缺陷、局部断裂韧性、强度匹配、焊缝几何结构及残余应力等因素相互作用所致,且高钢级管道因焊接技术难度增大,也增加了环焊缝失效的可能性。基于此,分析了环焊缝的载荷、缺陷及强度匹配特征,揭示了低匹配环焊缝或热影响区软化环焊缝的应变集中机理,阐释了环焊缝的脆性断裂、屈服前净截面垮塌、屈服后净截面垮塌及母材颈缩4种失效模式,比较了GB/T 19624-2019、BS 7910-2015、API 579-1/ASME FFS-1-2016、API 1104-2013等国内外标准对环焊缝安全性评价的适用性,提出了基于应变的环焊缝安全性评价方法,讨论了裂纹尺寸、强度匹配系数等因素对环焊缝裂纹驱动力的影响。研究指出:明确环焊缝的载荷或位移是其安全性评价的前提,提高环焊缝的应变能力可以增强高钢级管道对于不良地质条件的适应性,建议开展环焊缝裂纹缺陷产生和扩展机制研究,并发展基于应变的断裂理论,优化环焊缝的强度匹配,定量环焊缝的应变能力与焊缝几何特性及力学性能参数的关系。(图9,表2,参33)     

基于内检测数据的管道凹陷应变计算北大核心

针对内检测中发现的凹陷对管道结构强度的影响问题,开展凹陷应变的计算分析,以期有效指导管道凹陷的开挖验证及修复工作。总结了基于内检测数据的凹陷应变计算方法和技术路线,指出了滤波分析的必要性和可行性。依据ASME B31.8-2010的相关规定,结合实际的管道内检测数据,得到了7种典型滤波方法下的应变计算结果。通过对比应变计算结果,分析了不同滤波方法对管道凹陷数据处理及应变计算的影响和适用性。结果表明:基于管道凹陷内检测数据的应变计算技术可行,低通滤波方法对管道凹陷数据的滤波效果较好,可获得较合理的凹陷应变计算结果;低通滤波方法中,选择合适的截止频率参数对凹陷应变的准确计算至关重要,截止频率的取值与内检测信号的噪声大小密切相关。     

基于壳单元的连续型采空区埋地管道应变分析

采空沉陷区管道在地表变形的作用下会产生较大的应变,导致管道拉裂或屈曲失效,因而建立了三维连续型位移采空区管道应变数值计算模型,该模型使用非线性壳单元模拟管道,非线性弹簧模拟管土间相互作用。基于有限元模型,分析了管道应变空间分布特征及其随主要影响因素的变化规律。结果表明:连续型采空沉陷作用下管道会产生与地表一致的垂向位移,管道内弯曲应变远小于轴向应变;采空沉陷区管道的轴向应变随着覆岩岩性硬度的增强而增加,随着走向长度、开采深度的增加而增加,而煤层采厚对轴向应变几乎没有影响;管道内压、管道埋深、管土间摩擦折减因数的增加均会导致管道轴向应变的增大,增加管道壁厚能够有效减小管道的轴向应变。     

基于光纤光栅应变箍传感器的管道局部腐蚀监测

为了对管道局部腐蚀进行长期、实时监测,自行开发了一种光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变箍传感器。介绍了基于FBG应变箍传感器的管道局部腐蚀监测原理,利用这种传感器测量管道的平均环向应变,实现对管道局部腐蚀的监测。将FBG应变箍传感器安装在局部壁厚不同程度减小的钢管道外壁上,分别测量各个管段的平均环向应变,开展局部腐蚀模拟试验。利用材料力学理论计算相同压力下不同腐蚀程度管段的平均环向应变,并用有限元软件进行模拟分析。结果表明:FBG应变箍传感器可以监测到管道平均环向应变的变化,进而反映管道局部腐蚀程度。这种基于管道环向应变监测管道局部腐蚀的方法具有很好的应用前景。