含体积型缺陷管道强度的有限元数学模型研究.pdf

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1、届油工}量更设珠订_含体积型缺陷管道强度的有限元数学模型研究李毅，詹燕民’，向安2，李再春2，刘伟2，陈雅楠z，曹宏远21．中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津3003842．天津亿利科能源科技发展股份有限公司，天津300384doi：10．3969~．issn1001～2206．2014．01．001摘要石油天然气管道普遍存在因腐蚀造成的体积型缺陷，而且随着服役时间的延长不断恶化，最终导致管道破坏失效。本研究以保障管道运行安全为目的，对含体积型缺陷管道剩余强度进行了研究。利用有限元软件分析了由于管道内部腐蚀缺陷引起的表面应力场，归纳了引起管道表面微应

2、变变化的影响因素，利用软件拟合出相应的方程，建立了管壁应变与影响因素对应的三维模型，为进一步进行管道安全评估提供基础理论依据。关键词含体积缺陷管道；有限元分析；应力场；数学模型MathematicaIModeIBasedOnFiniteElementAnalysisforStrengthofPipelinewithVolumetricTypeFlawsLiYi1，ZhanYanmin1，XiangAn2，LiZaichun2，LiuWei2，ChenYanan2，CaoHongyuan21．CNOOC(CHlNA)Limited—Tianiin，TianI

3、in300384，China：2．E—TechEnergyTechnologyDevelopmentCo．．Ltd．．Tianjin300384，ChinaAbstract：Thevolumetrictypeflawscausedbycorrosionareubiquitousinpetroleumpipelines．Withtheextensionofservicetimeitwilbeworsening，andeventualyleadingtopipelinefailure．Inordertoguaranteethepipelinesafeopera

4、tion，thisresearchfocusesontheinfluencefactorsofpipelinestrength．Utilizingthefiniteelementsoftwaretoanalyzethesurfacestrainofthepipelinewhichhastheinternalvolumetriclypeflaws．andthenumericalequationisinducedloreflectthefactorswhichafectthepipesucestrain．andathree-dimensionaImathema

5、ticalmodelisestablished．Thisresearchprovidestheoreticalbasisofpipelinesafetyassessment．Keywordspipelinewithvolumetrictypeflaw；finiteelementanalysis；stressfield；mathematicalmode主要是点蚀[3]。经资料分析和微观观测，结果表明：微应变(应力)是失效过程的共性表现；且缺陷扩展始终伴随油气输送管道长时间服役后，会因外部干扰、腐蚀、着表面微应变现象，临近失效阶段表面微应变明显增大。管材和施工

6、质量等因素影响而发生失效事故，导致泄漏、火灾、爆炸，造成重大经济损失、人员伤亡和环境污”。因此，可以通过管壁微应变来反映管道的腐蚀缺陷情况：在油气管道失效事故发生后，及时对失效模式、机理和原当微应变达到设定的临界点时，说明缺陷可能造成管道失因进行分析和诊断，对于减少管道失效事故、防止类似事效，需要及时检修。故的重演具有重要意义。失效分析和完整性管理是保障油本文针对点蚀体积型缺陷进行分析研究，模拟管道气管道安全运行的重要手段。体积型缺陷发展过程，建立仿真模型，施加边界条件及载油气管道的腐蚀现象可以分为均匀腐蚀和局部腐蚀。荷。根据大量有限元计算分析和总结，归纳

7、了引起管道表实际上，完全的均匀腐蚀是不存在的，在油气管道腐蚀失效实例中局部腐蚀最多，其中包括点蚀、缝隙腐蚀、晶间面微应变变化的影响因素，利用软件拟合出相应的方程，腐蚀和应力腐蚀等。对于中低压的油气管道，其失效模式并建立符合管道强度影响因素的数学模型。第4O卷第1期01●一