安装铺设的点荷载对大口径海底管道局部屈曲影响北大核心

大口径海底管道在安装过程中受到点荷载作用,比常规口径管道更易发生局部屈曲失稳。DNVGL-ST-F101-2017规范虽然给出了海底管道局部屈曲校核中对于点荷载的修正方法,但未考虑混凝土配重层对管道的保护作用,不符合真实的大口径管道结构形式,而且计算结果偏于保守。应用有限元分析方法,对大口径海底管道安装过程中点荷载引起的局部屈曲进行系统研究,分析过程考虑了工程中真实的管道结构形式,并结合工程算例将有限元方法的计算结果与依据DNV规范的计算结果进行对比,从分析方法上实现了对DNV规范的补充,对于大口径海底管道的局部屈曲设计具有较好的推广价值。(图3,表1,参16)     

安装铺设的点荷载对大口径海底管道局部屈曲影响

大口径海底管道在安装过程中受到点荷载作用,比常规口径管道更易发生局部屈曲失稳。DNVGL-ST-F101-2017规范虽然给出了海底管道局部屈曲校核中对于点荷载的修正方法,但未考虑混凝土配重层对管道的保护作用,不符合真实的大口径管道结构形式,而且计算结果偏于保守。应用有限元分析方法,对大口径海底管道安装过程中点荷载引起的局部屈曲进行系统研究,分析过程考虑了工程中真实的管道结构形式,并结合工程算例将有限元方法的计算结果与依据DNV规范的计算结果进行对比,从分析方法上实现了对DNV规范的补充,对于大口径海底管道的局部屈曲设计具有较好的推广价值。(图3,表1,参16)     

浅水海底混输管道设计压力的确定方法

浅水海底管道工程设计参考的规范主要有:DNV OS-F101-2000,ASME B31.4,ASME B31.8,API RP1111,GB50253和GB50251。这些规范均未具体规定如何选取管道的设计压力,不同观点导致设计压力的确定存在不同的结果,因此分析了各个规范有关设计压力的定义和规定,认为目前以管道最大操作压力或最大操作压力的1.1倍作为设计压力存在诸多局限性。以中国石油集团海洋工程有限公司工程设计院设计的海底混输管道为例,讨论了设计压力与管道壁厚、压力开关和压力报警设定值以及增输余量的关系。建议基于海底管道的总体设计规划,结合海底管道工艺和结构的设计结果,合理确定海底管道的设计压力。     

海底管道临时管跨允许最大跨长的计算

海底管道悬跨管段在波流联合作用下极易发生共振破坏和局部屈曲破坏,而悬跨管段跨长是其重要影响因素之一。针对海底管道临时管跨的极限强度问题,分别从管道屈曲强度、屈服强度及共振强度等方面,给出计算允许最大跨长的方法和流程,采用VBA语言开发了海底管道悬跨许用跨长计算分析软件,并进行实例计算,得到不同阶段海底管道允许最大跨长。相关方法和软件可以为现场工程人员解决临时管跨评估问题提供有效的支持,从而加快总体工程进度。     

国内外油气长输管道应力分析标准的比较

对比分析了国内规范与ASME规范关于油气长输管道应力分析的评价标准。针对油气长输管道,两个体系的规范都遵循强度理论制定管道应力评价标准。ASME规范按照受约束与非约束管道制定了管道应力的校核标准,国内规范按照一般地段、穿越地段和跨越地段3种管道敷设条件分别制定了管道强度的校核标准,在一定程度上参考了ASME规范的相关规定。对比两个规范体系,最新版本的ASME油气长输管道规范对油、气管道应力校核标准趋于一致,而国内规范更新相对滞后,输油与输气管道的校核标准不统一,且缺少对输油气管道不受约束条件下的热胀应力规定,存在改进的空间。建议跟踪ASME规范,尽快修订国内相关标准。     

天然气管道工程设计中输气效率系数的取值

天然气管道输气效率系数表征管道实际运行情况偏离理想计算条件的程度,其取值对管道的实际输送能力和管道工程的建设投资、运行维护费用等具有重大影响。为了保证管道在经济最优的情况下,在运行阶段依然能够达到设计输量,需要合理确定管道的输气效率系数。结合工程实例,对Colebrook-White(C-W)、潘汉德尔B等较为常见的几种水力摩阻计算公式进行了理论研究和对比分析;基于GB 50251-2003输气管道工程设计规范中对采用潘汉德尔B摩阻计算公式时输气效率系数E的取值规定,校核了我国当前设计中采用C-W水力摩阻计算公式时,输气效率系数值取1的合理性;通过对输气效率系数的分析研究,给出了管径、管壁粗糙度及雷诺数不同的管道工程,在输气效率系数值取1的基础上所应做出的适当调整。     

基于ANSYS二次开发的海管浮拖法强度分析程序

针对海洋工程中海底管道漂浮拖运的施工方法,基于ANSYS的语言图形界面设计语言UIDL和参数化设计语言APDL,编制海洋管道浮拖法数据输入对话框,并进行参数化建模,开发管道浮拖强度分析专用模块程序.建立了海洋管道浮拖过程的分析模型,对浮筒配置、浮拖载荷、支撑条件及拖轮约束等进行分析.通过主菜单和对话框的设计和命令流的编...     

濮临输油管道改输天然气的技术分析

在介绍濮临输油管道情况的基础上 ,对濮临输油管道改输天然气所要进行的前期工作进行了总结 ,根据中济输气管道工程的需要 ,对濮临输油管道的部分管段进行了安全整改 ,通过对管道应力分析和强度计算 ,校核了管道剩余强度 ,对Q2 35—A·F管材管道的应用以及输油管道改输天然气的可行性等进行了分析 ,为其它输油管道改输天然气提供了依据。     

大棚蔬菜滴灌系统案例设计与分析

选取大棚蔬菜种植园为实例,根据当地的水文地质特征、水源条件、大棚分布以及蔬菜种植结构,详细计算并校核了滴灌系统的总体分布、灌溉均匀度、允许灌溉强度、设计湿润比、灌水器选择、毛管极限长度等设计标准参数。通过灌溉制度的制定,计算各级管道管径、水头损失,选择过滤器,确定水泵型号,完成了滴灌系统的整体设计。该滴灌设计案例分析过程详细,结果合理,可作为相关滴灌工程设计参考依据。     

棘轮效应对海底管道工程设计影响的有限元评估

棘轮效应广泛存在于服役期启动、关停操作频繁的海底管道中，严重影响其在位状态及结构安全。为此，结合海底管道流动保障要求及管土作用影响分析海底管道棘轮效应的诱发机理，形成海底管道棘轮效应筛选判别方法，并提出海底管道工程设计中针对棘轮效应影响的有限元评估方法。以某单点系泊系统中外输海底管道工程为例，开展管道棘轮效应影响的有限元评估，结果表明：该管道稳定循环下恒定摩擦力与土壤摩擦力的比值为1.91，棘轮效应相对明显；相比于常规热膨胀计算，在工程设计中应额外考虑0.09 m棘轮效应位移的影响。研究成果可为海底管道、膨胀弯及水下管汇的工程设计提供理论支撑，使工程设计结果更符合海底管道真实的服役状态。（图3，参27）     

高压高含量二氧化碳气田井口管道设计

为了解决高压高含量二氧化碳气田井口管道设计的难题,将ASME B31.3-2012,API 6A-2010和ASTM A182-2004、ASTM A453-2000、ASTM A194-2000、ASTM A790-2000、ASTM A815-2001标准相结合,得出高压高含量二氧化碳气田井口管道的设计思路和方法:采用双相不锈钢管道材料,所有大尺寸管道均采用焊接方式且不允许在线开孔,所有小管道分支采用数据法兰连接,根据材料的屈服强度校核管道水压强度试验压力。将该方法应用于中国南海东方1-1气田WHPF平台井口管道的设计,目前该气田井口管道运行良好。研究成果有助于海上和陆地高压高含量二氧化碳油气田的开发,且可以更好地规范油气集输管道的建设,提高石油工程的安全可靠性。     

腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法选择及应用

基于可靠性的设计与评价方法是天然气管道评价技术的发展方向,对管道剩余强度评价方法进行适用性分析具有重要意义。介绍了ASME B31G准则、修正的ASME B31G/RSTRENG 0.85Ld法、C-Fer法、DNV-RP-F101规范、美国Battle实验室开发的PCORRC法等腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法,并利用收集的管道试验数据对5种方法进行适应性分析。基于Monte Carlo模拟方法,计算得出多个参数的影响规律,并利用实际检测数据对在役腐蚀缺陷集输管道进行可靠性评价和剩余寿命的预测。研究表明:在评价对象一致的情况下,5种方法均具有一定的保守性,但在对中低级钢缺陷管道的剩余强度评价中,使用DNV-RP-F101规范更为准确,其操作方便、可靠性高,具有较高的工程应用价值。     

海底管道路由的调查方法

以在建的岙山-册子岛-镇海段海底管道路由的调查方案为例,确定了该管道路由的调查方案,并将调查的路由方案划分成A、B、C、D、E五段,从五段路由的登陆段调查、工程地球物理调查、工程地质勘察、气象水文动力环境观测与设计要素计算及腐蚀因子测定等方面,介绍了海底管道路由的调查方法,并列举了提交的成果报告书包括的内容.     

原油管道冷热交替输送的安全性计算

应用理论计算模型,基于某原油管道的基础参数、管材特性、土壤类型和冷热交替输送的运行参数,对典型管段进行管道温度、压力载荷作用下的结构分析、静态强度校核、稳定性分析及疲劳寿命计算,结果表明:管道的径向稳定性、轴向稳定性、直管强度、弯头强度均满足运行要求;管道含平面缺陷和深埋缺陷的疲劳寿命均随管径的增大而缩短,随压力波动幅度的增大而缩短,随缺陷深度的增大而缩短.研究成果可为冷热交替输送的原油管道前期设计提供借鉴,对其运行安全性提供校核.     

中俄水体穿越管道工程规范对比与应用

对比分析了俄罗斯CП108-34-97《水下穿越工程规定汇编》和中国GB50423-2007《油气输送管道穿越工程设计规范》。在适用范围上,前者是针对某一条管道水体穿越工程的企业标准;后者是国内油气管道穿越工程的通用标准。在安全理念上,前者以相对安全距离要求保障事故后的人员和财物安全;后者以管道强度要求保证管道运行安全、预防事故发生。在设计安全性方面,前者计算的钢管穿越壁厚不足后者计算壁厚的70%,更强调以节省投资为前提的材料潜能的发挥。中亚天然气管道水体穿越工程,综合应用两国规范,有效保证了管道工程设计施工的科学性和安全性。     

长输油气管道强度与优化设计软件

依据有关管道工程设计规范及管道强度、稳定性与优化设计理论,开发了油气长输管道强度与优化设计分析系统软件.该分析软件可完成管道常规设计、抗震设计、穿跨越设计、管道稳定性分析、固定墩设计和隧道内管道优化设计等工作.以西气东输工程隧道管道固定墩推力计算为例,对比了PIPSOD和商用有限元软件的计算结果,最大相对误差为4.2%,计算结果可靠,可满足油气管道工程强度与优化设计的要求.     

埋地热输管道结构分析及固定墩优化设计系列程序简介

目前我国原油输送、城市供热等行业中大量使用埋地热输管道。如何合理、经济、安全而又方便地设计埋地热输管道是我们面临的重大课题。自1976年以来,我们一直从事于埋地热输管道强度方面的研究,建立了一套埋地热输管道热胀强度理论计算公式,并与有关单位合作,做了大量的模拟试验和工业试验,对理论分析进行了验证。近年来,随着计算机的广泛应用,为了使科研成果更好地用于生产实际,为此编制了一系列计算程序。这套程序可以迅速而又准确地计算埋地热输管道的强度以及设计固定墩的几     

兰成渝管道的抗震设计

根据兰成渝成品油管道途经地域的地形和地质特征,在线路设计过程中,在地质条件不稳定地段采取了严格的地质灾害预防措施,通过在山区复杂地段较多地采用隧道,在河流穿越地段加大管道埋深,对跨越结构进行严格的抗震校核,对线路截断阀室进行合理布置等措施,提高了管道的抗震能力.从建筑造型、结构形式、基础和使用抗震构造几个方面进行了站场建筑结构提高抗震能力的设计.     

深水喷射导管实用设计方法

深水喷射导管优化设计主要包括入泥深度设计、导管尺寸选择、出泥面高度设计、导管强度校核和稳性校核等内容。通过对邻井资料进行回归计算,把对比分析的结果作为安全系数选取的参照,并对安全系数进行了评估。并通过对设计井导管校核计算的实例以及在实际作业中的成功应用证明了该方法的有效性和实用性。     

CO_2海洋管道运输的技术经济分析

中国东南部和沿海多个地区只能采用海底CO2地质封存实现大规模的CO2地质封存减排,因此有必要对海底CO2管道运输成本进行分析,获取中国背景下的成本分布范围。基于现有CO2海底管道的技术特征和成本分析方法,建立了海底CO2管道的技术经济模型,并利用该模型和中国价格参数对某CO2海洋封存示范项目的运输部分进行了初步技术设计和成本分析,结果显示:对于给定的100 km管道,当设定输量范围为3~20 Mt/a时,总建设投资范围为7.8×108~13.9×108元人民币,平准化成本为0.10~0.41元人民币。通过分析中国某海上CCS示范工程海底CO2管道运输的技术特征和成本范围,为中国CO2海底管道的建设提供了参考。