收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

海底腐蚀管道破坏机理和极限承载力研究

陈严飞  
【摘要】: 随着我国海洋油气资源的开发,海底管道对海上油气田的开发、生产和产品的运输起着关键性的作用,被称为海上油气田的“生命线”,海底管道建设日益增多。海底管道所处的海洋环境恶劣,管道发生腐蚀损伤不可避免。管道发生腐蚀后,会引起管壁整体或局部变薄,使得管道的静态和动态抗力减小,若不及时更换或维修,会引起海底管道的破坏和原油泄露事故。腐蚀是引起海底管道破坏的主要因素之一,为了避免此类事故的发生,需要准确预测腐蚀管道的剩余强度,及时正确决策腐蚀海底管道是否能继续运行。因此研究海底腐蚀管道在工作荷载以及环境荷载作用下的破坏机理和极限荷载具有重大的理论意义和实用价值。 基于经典的Tresca和Mises屈服准则,给出了完好管道和无限长腐蚀管道极限内压荷载解析解。建立了海底管道非线性分析模型,分析了轴向腐蚀管道在内压荷载作用下的破坏机理,提出了基于参考应力的应力失效准则来确定管道的失效内压,探究了腐蚀深度、腐蚀长度、腐蚀宽度、腐蚀位置、轴向应力、管材等参数对管道极限内压荷载的影响,与现有腐蚀管道计算方法进行了比较,并基于计算结果回归了轴向腐蚀管道失效内压荷载计算公式,通过与实验数据对比,验证了本公式的适用性和准确性。 研究了轴向和环向相邻腐蚀管道在内压荷载作用下的破坏机理和极限内压荷载的计算方法,研究了腐蚀轴向间距、环向间距和腐蚀深度等参数对管道失效模式和失效内压的影响,提出了轴向相邻腐蚀相互作用准则和环向相邻腐蚀相互作用准则。基于轴向和环向相邻腐蚀相互作用准则,提出了轴向投影和环向投影的双向投影的方法,采用等效长度、等效宽度、等效深度的概念,给出复合相邻腐蚀管道极限内压荷载计算步骤,发展了群腐蚀管道的极限内压荷载计算方法,为复杂腐蚀形式的管道的剩余强度评估提供了一定的参考依据。 基于理想弹塑性模型,给出了管道在剪力、扭矩、内压、轴向力联合作用下管道极限弯矩荷载无量纲一般解析解,探究了剪力、扭矩、内压和轴向力对管道极限弯矩荷载的影响,给出了相互作用曲线和曲面。基于线性强化弹塑性模型,给出了轴向力作用下管道极限弯矩荷载的解析解和近似解;并采用幂次强化模型,给出了内压和轴向力联合作用下管道的极限弯矩荷载计算方法。通过与实验数据对比表明,基于理想弹塑性假设的解析解预测值可以作为联合荷载作用下管道的极限弯矩荷载的下限值。当管道受到轴向拉力作用时,考虑管材的应变强化作用,管道极限弯矩荷载的预测值与实验值吻合更好。 基于Hill屈服准则,考虑了管材的各向异性,推导了不规则腐蚀缺陷管道在内压和轴向力联合作用下极限弯矩荷载解析解,并编制了相应的通用程序CPC。为了腐蚀管道评估的工程实用性,发展了等深度、椭圆和抛物线三种理想化形状腐蚀缺陷管道的解析解,通过算例验证了解析解与广义解结果具有很好的吻合性。探究了腐蚀深度、腐蚀宽度和腐蚀形状等参数对极限弯矩荷载的影响。研究表明除了腐蚀深度和宽度外,腐蚀形状对极限弯矩荷载有显著影响,将实际腐蚀简化为等深度腐蚀,将会过低估计管道的极限弯矩荷载。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 龙安厚;狄向东;孙瑞艳;孙旭东;;超临界二氧化碳管道输送参数的影响因素[J];油气储运;2013年01期
2 刘万祯;特殊液体管道输送设计要点[J];化工矿物与加工;1999年06期
3 张诚彬;管道输送粮食的历史与展望[J];粮食与饲料工业;1999年12期
4 张晓东,武利生,赵轲,阎庆绂,李元宗;煤锭管道输送的动力学特性[J];水力采煤与管道运输;2003年02期
5 刘扬;成庆林;项新耀;;管道输送过程的传递分析[J];油气储运;2007年08期
6 李贵兵;张新英;;长距离浆体输送管道突发事故的处理[J];矿山机械;2008年18期
7 于治福;田晓里;;高浓度黏稠物料的管道输送特性讨论[J];煤矿机械;2010年06期
8 姜圣才;成秉任;温春莲;;浆体管道输送技术在冶金矿山的应用前景[J];水力采煤与管道运输;2011年02期
9 陶平凯;;黄沙坪矿深部开采充填管道输送参数计算与仿真[J];金属矿山;2012年09期
10 张钦礼;胡威;高瑞文;;基于可拓学的充填管道输送可靠度分析[J];中国安全科学学报;2012年12期
11 王楚琦;蒋洪;任琳;马颖;;超临界二氧化碳的管道输送工艺[J];油气田地面工程;2013年02期
12 郑振宏 ,匡裕复;液化气体的管道输送[J];深冷简报;1965年02期
13 ;管道输送黄磷[J];无机盐工业;1977年01期
14 王方强,白鹿堤;压力管道输送光卤石矿的试验研究[J];化工矿山技术;1983年06期
15 Travis E. Striplling,罗富绪;非石油产品的管道输送[J];油气储运;1983年01期
16 N.SPRECHER;赵亚臣;;固体、悬浮体的管道输送——玻璃钢管系统的广阔市场[J];纤维复合材料;1986年03期
17 陈敦海;;硫精矿管道输送设计[J];云南冶金;1988年03期
18 万景隆;从生产实践看管道供气的经济意义[J];深冷技术;1990年02期
19 吴湘福;梅山精矿管道输送试验研究[J];中国矿业;1996年06期
20 张润兰;尖山铁矿精矿管道输送工程的建设[J];中国矿业;1997年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵冬野;;如何建立管道第三方破坏风险控制体系[A];低碳经济与科学发展——吉林省第六届科学技术学术年会论文集[C];2010年
2 熊正明;孙业志;;管道输送物料振动减阻力学机理的探讨[A];第六届全国采矿学术会议论文集[C];1999年
3 徐艳兵;;高压长距离铁精矿浆输送管道在不停输条件下安全平移或下卧的方法[A];第十六届六省矿山学术交流会论文集[C];2009年
4 林愉;;砂浆管道输送尾砂型料的构思与设计[A];面向21世纪迎接物料搬运技术新发展——中国机械工程学会物料搬运分会第六届年会论文集[C];2000年
5 闵希华;井一平;孙建刚;路民旭;白真权;;含缺陷管道补强修复技术发展及应用现状分析[A];第二届石油石化工业用材研讨会论文集[C];2001年
6 吕德东;;浅谈埋地金属管道的腐蚀与检测[A];山东石油学会第三届腐蚀与防护技术学术交流会论文集[C];2005年
7 韩文亮;;浆体管道输送的发展及输送的工艺设计[A];2006年全国金属矿节约资源及高效选矿加工利用学术研讨与技术成果交流会论文集[C];2006年
8 孙西欢;李永业;;管道车在有压管道中运动的试验研究[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
9 周晓军;宋德琦;王进;陈敬民;;西气东输克拉2气田外输管道盐水沟隧道的设计与施工[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年
10 吴淼;孟国营;李建国;巩长勇;景武;徐希康;陈崇亮;梁冬青;梁道广;郑珍修;王凤寅;赵学义;段瑞玲;;环保节能煤泥输送新技术一煤泥管道输送系统与装备[A];2003年度中国煤炭工业协会科学技术奖获奖项目汇编[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 陈严飞;海底腐蚀管道破坏机理和极限承载力研究[D];大连理工大学;2009年
2 曹斌;复杂条件下颗粒物料管道水力输送机理试验研究[D];中央民族大学;2013年
3 李善春;管道气体泄漏的声源与声发射信号特性研究[D];大庆石油学院;2007年
4 孟凡勇;基于OFDR技术的管道防破坏预警系统设计与信号分析处理方法研究[D];河北工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 樊建伟;煤锭管道输送的力学机理研究[D];太原理工大学;2002年
2 赵轲;煤锭管道输送的力学机理研究[D];太原理工大学;2003年
3 刘玲;ZSJ安装工程招标模式研究[D];华南理工大学;2012年
4 杨超;金属矿山尾矿高浓度管道输送技术研究[D];山东理工大学;2011年
5 叶坚;粗颗粒在复杂管道输送过程中运动状态及阻力变化规律研究[D];中央民族大学;2011年
6 袁徐轶;管道输送设备监测及维修更换决策模型研究与应用[D];昆明理工大学;2013年
7 李忠琼;冲击载荷下油气管道的疲劳破坏的计算机模拟研究[D];新疆大学;2012年
8 钱小平;气液混输管道声学检测及安全运行研究[D];中国石油大学;2010年
9 刘永峰;输气管道沉降变形的监测与应力分布研究[D];华南理工大学;2011年
10 徐立伟;三相流管道输送技术研究[D];武汉理工大学;2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 孙兆光 特约记者 胡智磊;2004:铸起管道新盾牌[N];中国石油报;2004年
2 田龙 白登祯 汪增彬;鄯乌管道实现零隐患运行[N];中国石油报;2007年
3 本报记者 刘立岩 通讯员 欧阳平;让中国管道建设更加精彩[N];石油管道报;2006年
4 ;让人才成为管道科技进步的基石[N];石油管道报;2006年
5 管道公司总经理、党委书记 刘磊;坚持依靠科技进步 建设具有强大竞争力的专业化管道公司[N];石油管道报;2006年
6 特约记者 孙兆光;管道公司围绕生产管理关键技术攻关[N];石油管道报;2006年
7 特约记者 周靖华 冯金成 记者 李松鹤;中哈管道实现全线运营[N];石油管道报;2006年
8 记者 杨晓娟;库鄯管道改造工程方案设计通过评审[N];石油管道报;2006年
9 记者 孙兆光通讯员 于永泉 汪增彬;为了跨国管道的畅通[N];中国石油报;2007年
10 本报记者 杨晓娟;国际展台秀精彩[N];石油管道报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978