浅谈应力分析在中缅原油管道工程（缅甸段）施工图设计中的应用.pdf

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1、石油天然气学报(江汉石油学院学报)2014年8月第36卷第8期JournalofOilandGasl~chnology(J．JpI)Aug．2014Vo1．36No．8浅谈应力分析在中缅原油管道工程(缅甸段)施工图设计中的应用黄龙，杨嘉，西之华(中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000)刘守龙(中国石油天然气管道局东南亚项目经理部河北廊坊065000)[摘要]站场进出站管道安装是否合理极大地影响着与管道相连的设备能否正常运行，若安装不合理则可能引起设备的损坏、管道因应力而变形等一系列问题。基于此，通过选取中缅原油管道工程(缅甸段)的典型站场一曼德勒泵站，应用C

2、AESARⅡ应力分析软件进行建模，结合应力分析结果，对几种工艺安装方式进行了比选，从而获得了最优的设计方案。应力分析对管道安装设计具有较好的指导意义。[关键词]进出站；管道安装；应力分析；最优方案[中图分类号]TE973．07[文献标志码]A[文章编号]1000—9752(2014)08—0237—041项目概述巾缅原油管道工程(缅甸段)起自缅甸西海岸的马德岛，途经缅甸的若开邦、马圭省、曼德勒省、掸邦后，至中国云南省的边境瑞丽市。缅甸境内干线全长770．5kin，管径813mm，设计压力8～14．5MPa。钢管采用X70螺旋埋弧焊钢管和直缝埋弧焊钢管，管道采用埋地敷设，外

3、壁防腐采用3层PE。管道沿线共设有5座工艺站场：马德首站、新康丹泵站、曼德勒泵站、地泊泵站、南坎计量站。设有32座线路截断阀室，其中8座监控阀室，12座单向阀室，12座手动阀室。笔者基于中缅原油管道沿线气象资料、勘察资料和站场的工艺参数，选取全线温度、压力最为苛刻的曼德勒泵站，利用应力分析软件对该站场的进出站管道进行应力分析，并通过比较结果。探讨各种工艺安装形式对进出站管道和设备的影响，从而阐明了应力分析在中缅原油管道工程(缅甸段)中的应用及指导意义。2管道应力分析管道应力分析是压力管理设计的基础，它直接关系到管道自身和与其相连的机器、设备、土建结构的安全。一般根据经验分

4、析、简单软件分析、详细软件分析等3种方法进行判断。笔者采用美国CODE公司的应力分析软件CAESARⅡ，其是以3D梁单元模型为基础的有限元分析软件]。2．1应力分析步骤1)建立管道系统模型，通过CAESARII应力分析软件建立模型。2)对管道系统模型进行运算，判断管道的载荷、应力和位移是否满足工程需要和规范要求。3)如果满足工程需要和规范要求，结束计算。如果不满足，判断是否可以通过改变管道约束来满足。如果仍旧不满足，则通过修改设计图纸，改变管道布置，重新对管道建模进行分析直至满足条件。2．2CAESARⅡ分析原理曼德勒泵站为站内输油管道，CAESARII软件根据工程设计规

5、范ASMEB31．3_2对管道进行分析。[收稿日期]2014—07—11[作者简介]黄龙(1984一)，男，2010年西安交通大学毕业，硕士，工程师，现主要从事油气储运管道工程设计工作。油气管道工程2014年8月ASMEB31．3规范要求工程师计算和检查在持续工况和膨胀工况下的载荷及应力情况。1)持续载荷(SUS)：就是不考虑温差引起的应力对管系的影响，仅考虑管系由重力和内压力所引起的应力工况。SI≤Sh(1)式中：S为持续(一次)载荷应力，kPa；S为在热态(操作)温度下材料的基本许用应力，kPa。2)热膨胀(EXP)：该工况考虑温度，即管道的热膨胀影响所产生的应力和载

6、荷：图1泵站进出站管道安装的应力分析模型SE≤f(1．25s+1．25sh—sL)(2)式中：S为热胀(二次)载荷应力，kPaS表1管道主要参数表为在冷态(安装)温度下材料的基本许用应力，名称数值及型号kPa；f为应力范围折减系数(和循环次数有管道外径813mm／71lmm／323．9mm关，该工程实例取1．O)。管道壁厚20．3mm／30．2mm／15．9ram2．3应力分析建模管材X7O／L415／L360弹性模量2．034×l08kPaCAESARⅡ软件中用到的主要参数包括：操作温度34．4℃管道主要参数(见表1)、管道所在地的土壤参环境温度l3．6℃数(见表2)。

7、将选取的工艺参数输入设计压力13500kPa流体密度8．67×10一kg／cm。CAESARⅡ软件中，得到应力分析三维模型，摩擦系数(钢对钢)0．3见图1。表2埋地管道的土壤参数表3计算结果及分析名称数值及类型土壤类型粉质黏土根据设计规范和手册_3]，结合收发球筒和土壤摩擦系数0．6卧式过滤器的资料数据，曼德勒泵站进出站管土壤密度2．07×10。kg／cm压实系数道安装采取了以下8种工艺方式。应用内摩擦角16．69。CAESARⅡ应力分析软件分别建立管道系统模型，逐一进行应力分析计算，从而比选出最佳方案，最终指导完成工艺安装图