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含褶皱凹陷管道抗弯能力试验及屈曲失效预测
被引量：
2
1
作者
帅义
张俊杰
+6 位作者
王俊强
曹胜
张晓兵
林楠
刘哲
陈乐蓓
高唯
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期151-161,共11页
凹陷是油气管道的典型缺陷之一,会对管道的完整性构成严重威胁。为此,对弯矩载荷作用下的含皱褶(弯折)凹陷缺陷管道的屈曲行为及极限抗弯能力进行研究。首先,在实验室进行了含皱褶凹陷全尺寸管道四点弯曲试验,测试了管道屈曲失效过程中...
凹陷是油气管道的典型缺陷之一,会对管道的完整性构成严重威胁。为此,对弯矩载荷作用下的含皱褶(弯折)凹陷缺陷管道的屈曲行为及极限抗弯能力进行研究。首先,在实验室进行了含皱褶凹陷全尺寸管道四点弯曲试验,测试了管道屈曲失效过程中屈曲临界载荷及应变响应规律。然后,建立了弯矩载荷作用下含皱褶凹陷管道屈曲失效非线性有限元数值模型,通过与试验数据进行对比验证了模型的可靠性,并在此基础上进行参数敏感性分析。最后,基于大量有限元数值仿真算例结果,开发了一种含皱褶凹陷管道极限抗弯能力预测模型。研究结果表明:①皱褶凹陷的存在能够削弱管道的抗弯曲能力,尤其是深度较大的皱褶凹陷。②管道屈曲过程中凹陷底部中心位置产生了相当大的压缩应变,远高于完好管道该对应位置的应变值;而凹陷轴向两侧端部位置的应变由弯曲初始阶段的压缩应变逐渐转变成屈曲失效后的拉伸应变。③随着管道凹陷深度的增加,管道抗弯曲能力迅速降低;管道径厚比越小,含褶皱凹陷管道抗弯性能越强;内压的增高在一定程度能够改善管道的弯曲性能,进而避免屈曲的发生;含褶皱凹陷管道的抗弯能力随屈服强度和抗拉强度的增大而增强,但增强幅度有限。结论认为:①屈曲失效预测模型最大预测误差为10.87%,平均误差仅为3.59%,在工程中,可以用于评估15%D深度以下的皱褶凹陷管道的极限弯曲能力;②建立的模型可以定量评估含褶皱凹陷管道的临界弯矩,可用于含褶皱凹陷管道屈曲稳定性失效的评价和预警。
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关键词
管道
凹陷
屈曲
建模研究
失效分析
完整性评价
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职称材料
题名
含褶皱凹陷管道抗弯能力试验及屈曲失效预测
被引量：
2
1
作者
帅义
张俊杰
王俊强
曹胜
张晓兵
林楠
刘哲
陈乐蓓
高唯
机构
中国
石油大学(北京)
安全
与海洋工程学院
应急管理部
油气
生产
安全
与应急
技术
重点实验室
·中国
石油大学(北京)
国家
市场监管
技术创新
中心
(
油气
管道与
储存
设备
安全
领域
)
·中国
特种设备
检测
研究院
国家
管网集团东部原油储运有限公司
出处
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期151-161,共11页
基金
国家重点研发计划子课题“基于内检大数据的城市燃气管道服役状态综合评价与决策技术研究”(编号:2022YFC3004802-4)
国家自然科学基金项目“纳入裂尖多尺度拘束效应的X80管道环焊缝断裂评估方法”(编号:52204071)
中国石油大学(北京)优秀青年学者科学基金项目“高强钢管道环焊缝断裂机理及应变能力研究”(编号:2462023QNXZ006)。
文摘
凹陷是油气管道的典型缺陷之一,会对管道的完整性构成严重威胁。为此,对弯矩载荷作用下的含皱褶(弯折)凹陷缺陷管道的屈曲行为及极限抗弯能力进行研究。首先,在实验室进行了含皱褶凹陷全尺寸管道四点弯曲试验,测试了管道屈曲失效过程中屈曲临界载荷及应变响应规律。然后,建立了弯矩载荷作用下含皱褶凹陷管道屈曲失效非线性有限元数值模型,通过与试验数据进行对比验证了模型的可靠性,并在此基础上进行参数敏感性分析。最后,基于大量有限元数值仿真算例结果,开发了一种含皱褶凹陷管道极限抗弯能力预测模型。研究结果表明:①皱褶凹陷的存在能够削弱管道的抗弯曲能力,尤其是深度较大的皱褶凹陷。②管道屈曲过程中凹陷底部中心位置产生了相当大的压缩应变,远高于完好管道该对应位置的应变值;而凹陷轴向两侧端部位置的应变由弯曲初始阶段的压缩应变逐渐转变成屈曲失效后的拉伸应变。③随着管道凹陷深度的增加,管道抗弯曲能力迅速降低;管道径厚比越小,含褶皱凹陷管道抗弯性能越强;内压的增高在一定程度能够改善管道的弯曲性能,进而避免屈曲的发生;含褶皱凹陷管道的抗弯能力随屈服强度和抗拉强度的增大而增强,但增强幅度有限。结论认为:①屈曲失效预测模型最大预测误差为10.87%,平均误差仅为3.59%,在工程中,可以用于评估15%D深度以下的皱褶凹陷管道的极限弯曲能力;②建立的模型可以定量评估含褶皱凹陷管道的临界弯矩,可用于含褶皱凹陷管道屈曲稳定性失效的评价和预警。
关键词
管道
凹陷
屈曲
建模研究
失效分析
完整性评价
Keywords
Pipeline
Dent
Buckling
Modelling
Failure analysis
Integrity evaluation
分类号
TE973 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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作者
出处
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被引量
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1
含褶皱凹陷管道抗弯能力试验及屈曲失效预测
帅义
张俊杰
王俊强
曹胜
张晓兵
林楠
刘哲
陈乐蓓
高唯
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
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