内压作用下含体积型缺陷弯管极限载荷研究

油气管道一旦发生泄漏失效容易引发爆炸等灾难性事故,而管路中的弯管段是容易发生失效的部分,弯管段承载能力的高低将影响整个管道系统的安全性。为了解决油气管线中弯管的失效问题,考虑几何和材料非线性,建立内压作用下含体积型缺陷弯管的有限元模型,并与爆破试验结果对比验证模型的有效性,确定管道的失效判定准则。研究表明影响弯管极限载荷的主要因素有缺陷的几何尺寸、相对位置以及弯曲半径。基于模拟计算,讨论各因素对含缺陷弯管极限载荷的影响规律,通过对计算结果进行非线性拟合,提出内压作用下含体积型缺陷弯管的极限内压预测公式。该公式将为含缺陷弯管的剩余强度评价和完整性评价提供一定依据。     

含缺陷在用压力管道的安全性分析

采用有限元分析软件-ANsYs软件,建立了7组不同情况下含平面缺陷的弯管有限元模型,对管道上裂缝进行了应力计算和分析,并采用GB／T19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》标准对含裂缝缺陷的压力管道进行了简化评定。结果表明7组评定点均处于安全区域,故裂纹缺陷不影响管线正常运行。     

不同滑坡体积对水下管道冲击作用研究

为有效评估水下管道安全,保障管道系统的可靠性和完整性,采用物理模型试验方法,研究滑坡涌浪作用下,水下管道壁面处涌浪冲击压力的特征。首先探讨滑坡涌浪发展过程;然后分析管道壁面不同测点处涌浪冲击压力和不同体积滑块对管道壁面处冲击压力的影响;最后得到管道涌浪冲击压力与滑块体积的关系式。结果表明:随着滑块体积增大,管道壁面处最大涌浪冲击压力近似线性增长;由于涌浪的叠加、反射,同一工况下,远端测点的最大涌浪冲击压力大于近端测点;在水深、滑坡入水角度相同时,滑块体积越大,管道测点处最大压力值、压力平均值越大,压力的波动程度越大。     

水平弯管内硫沉积数值模拟研究

元素硫在集输管道中沉积会引起堵塞和腐蚀问题,而弯管是集输管道中较易出现硫沉积的部位之一。为此,采用数值模拟的方法研究水平弯管内的硫沉积问题,首先利用雷诺应力模型对流场进行模拟,其次采用Lagrange颗粒轨道模型对硫颗粒进行模拟追踪,研究不同因素对硫颗粒在弯管中沉积率的影响。结果表明:弯管内壁会出现负压区和低速区,气流速度和弯曲比会对流场产生影响;硫颗粒在弯管中的沉积率随流速、粒径和弯曲比的增大而增大;硫颗粒沉积是重力和离心力共同作用的结果,其中离心力是导致弯管中沉积率增大的重要原因。     

高原液化石油气管道的腐蚀现状与防护

昌都市主要的燃料源为由液化石油气站供应的液化石油气,其站内管道发生腐蚀失效将产生严重的事故后果。文中针对高原环境的特点对在用液化石油管道腐蚀现状进行调查,对架空管道和埋地管道分别进行了腐蚀原因分析。从隔绝阳光直射、做好涂层防护、增加管道阴极保护系统等方面提出防护措施,以期为保持液化石油气管道的使用性能、保障周边居民的生命财产安全提供参考价值。     

弯管中油水固三相转相对冲刷腐蚀影响研究

为了研究三相流流经弯管产生转相时对管道的腐蚀问题,以辽河油田原油为例,在温度分别为40,50和55℃的实验条件下,测量不同温度下原油的粘度特性;分析了在不同温度和含水率情况下对高粘转相的影响;采用聚焦光束反射测量仪测量转相点附近固体颗粒沉降规律;采用RNGk-ε湍流模型和DPM模型相结合的方法,根据实验结果对其管道中的不同含水率以及不同混合速度变化对弯管的冲蚀影响进行了CFD模拟研究,得出在不同的入口速度和含水率变化条件下转相对于冲蚀速率的影响。研究结果表明:高粘原油的转相点与温度有关,温度越高,乳状液发生转相时的含水率越高;固体颗粒在油水固三相流沉降在转相点附近明显减少,变化规律与粘度成反向关系;当发生转相时,乳状液的粘度剧增导致管道中油品中包裹的颗粒数目增多,管道冲蚀速率明显减小。     

石化压力管道冲蚀失效数值模拟及影响因素分析

以镇海REAC出口压力管道系统碳钢弯管为例,结合冲蚀失效机理,建立冲蚀失效流固耦合数理模型。利用数值模拟技术分析腐蚀产物保护膜与多相流动之间的交互作用,揭示弯管内壁剪切应力分布及保护膜主位移、应力、应变的分布规律,研究石化压力管道系统冲蚀失效过程;结合现场测厚数据验证有限元分析软件流固耦合数值模拟方法的可靠性;并进一步对比分析了流体流动特性、管件结构特性等特性参数对冲蚀的影响。为石化压力管道输送系统的冲蚀失效分析、结构优化设计、RBI和定期检验测厚定位、寿命预测、风险评估等安全保障研究提供理论依据和分析手段。     

纵向滑坡条件下顺坡敷设管道力学响应分析

为了研究纵向滑坡作用下顺坡敷设管道的力学特性,结合山坡的地形特征和管道结构,选用土弹簧模型模拟管土相互作用,建立了顺坡敷设管道有限元模型,分析管道在山坡发生纵向滑坡状况下的应变分布。结果表明：发生纵向滑坡时,管道在弯管处存在滑坡敏感区域,位于坡脚弯管、坡顶弯管及滑坡两侧等4处位置的轴向应变较大;当滑坡方向与管道轴向存在夹角时,滑坡边界两侧管道轴向应变迅速增大;滑坡位置对弯管轴向应变影响较大。研究成果可为山坡敷设管道的安全维护提供技术依据。     

埋地弯管不同位置泄漏的三维数值模拟

采用有限容积法,建立了埋地管道周围土壤多孔介质三维流固耦合数学模型。借助CFD软件,分别模拟了埋地弯管不同位置泄漏前后大地温度场的变化情况及泄漏油品在土壤中的运移分布规律。模拟计算结果得出:泄漏前,各种情况下大地的温度场基本相同;泄漏后,大地温度场变化明显不同,油品在土壤中的扩散分布迥异。建议采用分布式光纤温度传感技术对管道泄漏进行检测。     

基于阴极保护数字化指引系统的安全监管新模式

为改善传统阴极保护数据人工采集的弊端,实现电位的综合自动分析和预警,通过对阴极保护业务对象、业务规则和业务过程的数字化管理,开发了阴极保护数字化指引系统。研究表明:该系统可实现测试人员位置与测试桩位置自动校核,日常阴极保护测试数据自动图像识别上传、存疑数据校核与复测、数据分析与预警等,实现了阴极保护日常工作的数字化管理,降低了管道阴极保护系统的管理和运维成本,提高了阴极保护系统的安全监管能力,做到了隐患的及时发现与处理,有效降低了人因失误的发生率,奠定了管网安全生产系统数字整合的基础,明确了数字化安全监管新模式对国家管网生产安全的重要意义。     

分支管道长度对油气爆炸强度影响试验研究

为研究不同长度分支管道对油气爆炸强度的影响,搭建不同分支管道试验系统。分别在直管道中和带有分支管道的直管道中进行油气体积分数为1.75%的爆炸试验,并分析爆炸超压值、升压速率、火焰传播速度以及火焰强度等特性参数变化情况。试验结果表明,分支管道对直管内的爆炸超压、升压速率、火焰传播速度、火焰强度和火焰持续时间有强化作用,并且分支管道越长,强化作用越显著,但是较短的分支管道由于面积突扩导致的泄压效应和管壁耗散效应占主导地位,使得分支管道后火焰传播速度下降。     

人工煤气管道萘颗粒沉积规律研究

针对萘在人工煤气管道中沉积会造成管道堵塞,影响管道的安全运行的这一问题,以昆明人工煤气管道为例,运用计算流体动力学软件Fluent,选用离散相模型和雷诺应力模型,对水平直管、水平弯管和三通管进行萘颗粒沉积的数值模拟,对于不同的管径、弯曲比、管径比,分别分析萘颗粒直径、入口速度、温度及压力对萘颗粒沉积的影响。研究结果表明:水平直管、水平弯管、三通管中的萘颗粒沉积率与颗粒粒径成正相关关系,而与气流入口速度、压力成负相关关系;萘颗粒在人工煤气管道中的沉积率主要受颗粒直径、气流入口速度的影响;萘颗粒的沉积率随着水平直管的管径增大而增大,随着水平弯管的弯曲比增大而增大,随着三通管的管径比增大而先增大后减小;可通过适当增大管内煤气输送速度、压力,降低温度来降低萘颗粒在人工煤气管道中的沉积速度,进而减少萘颗粒沉积的发生。     

Z型管道中气体火焰传播规律的实验研究

本文实验研究了丙烷／氧气／空气的当量比气体燃烧火焰通过两个90°弯管形成的“z”型管道的传播规律,通过改变第一个弯管前加速段的长度和改变气体浓度,实验研究了稳定爆轰波,非稳定爆轰波以及爆燃火焰通过“z”型管道的传播规律。利用光电传感器记录弯管前后的火焰传播速度,运用燃烧理论和爆轰波的理论对实验结果做了分析。结果表明:稳定爆轰波通过“z”型管道时传播速度有明显的下降;但“z”型管道对非稳定爆轰波的传播作用受到非稳定爆轰波自身速度的影响;爆燃火焰通过“z”型管道时火焰传播速度的变化呈现不确定性。     

基于动态实验的玻璃钢原油管道结垢规律研究

为了研究玻璃钢管道在原油输送过程中的结垢问题,通过搅拌实验的方法对玻璃钢管道内的结垢情况进行了模拟实验,并运用Origin8.0绘图软件拟合得到了基于油品温度、流量以及流动距离的玻璃钢管道原油输送结垢计算公式;采用VB6.0编程语言,对所研究的内容及公式进行编程,通过与新疆HK玻璃钢管线现场清管运行参数对比,对结垢计算公式进行了修正。结果表明:由该程序计算所得玻璃钢管线结垢量情况以及不同位置在不同流量下的结构速率与实验结果吻合,因此,所编程序计算结果能够有效地为玻璃钢管线现场清管周期的确定提供理论依据。     

基于 Ke nt 法修正后的库鄯线输油管道风险评价

在综合分析中石油库鄯线输油管道的基础上,按照管道沿线的土壤和植被的类型,将管道划分为12个子管线,然后在基于修正后的Kent法,重点针对库鄯线原油输送管道的风险等级进行评价,将沿线风险区划分为高、中、低三种不同的区域。针对风险等级及风险点特征,提出了对不同风险等级管线区域管理的有效措施,为决策者提供了切合实际的应对措施和方案。     

充填管道系统失效模式与影响分析(FMEA)及失效影响模糊评估

根据金川矿区充填管道系统的运行情况,结合充填实践经验,建立了充填管道系统的失效模式与影响分析法(FMEA)分析表,得出系统存在10种失效模式。针对FMEA分析表中失效影响存在较大模糊性而难以有效估计的特点,引入模糊评估方法来进行分析。通过该矿区充填管道系统各失效模式产生失效影响的模糊评估,得到不同失效模式对系统可靠性影响的排序结果。结果表明:该方法的评估结果与实际情况比较吻合;可以使分析定量化,有助于工程人员充分利用系统模糊信息;该方法也能用于其他系统失效模式影响的模糊评估。     

基于量纲分析的输液管道泄漏量计算模型研究

在实验室建立管道泄漏实验模型(江苏工业学院油气储运安全实验系统),研究管道在不同泄漏模式下、不同实验条件下的流体泄漏量的规律。运用量纲分析的方法,建立了管道泄漏数学模型,初步确立了泄漏量与泄漏孔的大小、流体的密度、黏度、管内压力以及流体的平均流速等因素的关系,为进一步定量分析管线失效后对环境的影响提供了科学依据。     

油气管道阴极保护电流检测的信号放大系统设计与实现

为了实现油气管道内检测设备实时采集与存储管道阴极保护电流数据的功能,研究了如何实现微弱信号的采集与放大。由于被采集信号十分微弱常达到微伏级,容易引入噪声,设计了信号滤波等预处理方法。针对单个运放芯片无法实现信号的高增益需求,提出了一种信号两级放大的方法,并进行了仿真与验证。该信号放大系统便于集成在油气管道内检测设备中,为阴极保护电流检测提供了一种新手段。相对于阴极保护电流外检方式,内检测方法可以一次性检测整条管道而且耗时更短,缺陷定位更加准确,检测效率更高,检测成本更低。     

输油管道冻胀安全性温度场有限元分析

冻土区输油管道在投产运行过程中,由于管道沿线受到冻融影响引起的管线变形破坏现象比较普遍。已建的中俄原油管线由漠河进入中国,经过我国北方多年冻土区和季节冻土区直至大庆。输油管道在寒区运行过程中与周围土体发生了热交换,使原自然土层热交换体系改变,进而对运行的管线造成不利的影响如冻胀和融沉。本文对此进行研究为管道安全运行提供参考依据。     

城镇供热管道隐患辨识研究

近年来,因供热管道老化腐蚀、外部自然环境、施工活动等导致的事故时有发生,给居民的冬季供暖造成了严重的危害和影响。本文在分析供热管道自身安全特性的基础上,运用事故树等系统安全分析方法对供热管道隐患进行辨识分析,结合供热管道影响因素明确隐患辨识重点,并针对隐患排查内容及手段等提出对策建议,以支撑供热管道单位更系统、更科学的开展隐患排查治理工作,保障管线的安全运行。