【摘要】：隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)化水平及對環(huán)境要求的提高,人們對天然氣等清潔能源的需求和依賴量逐年增加,管道是目前我國油氣輸運(yùn)最主要和有效的方式,被稱為重要的生命線系統(tǒng)。但由于管道多埋設(shè)于地下,穿跨越范圍廣闊,沿線地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜,極易受到如地震斷層、滑坡、崩塌、地面塌陷等各種地質(zhì)災(zāi)害的威脅,同時(shí)在管道運(yùn)行中難以避免腐蝕問題,造成管道失效破壞。天然氣能源的穩(wěn)定、持續(xù)供應(yīng)已成為我國工農(nóng)業(yè)及居民穩(wěn)定生產(chǎn)生活的重要保障,因此確保油氣管道的安全性和可靠性對于管網(wǎng)的能源輸送起著至關(guān)重要的作用。本論文以在活動(dòng)斷層作用下的含腐蝕缺陷X70管道為研究對象,采用非線性數(shù)值模擬分析研究其在不同缺陷參數(shù)、管道運(yùn)行參數(shù)、斷層參數(shù)下跨斷層埋地管道的影響規(guī)律,為腐蝕缺陷管道在斷層作用下的安全運(yùn)行評價(jià)提供理論支持。本文主要研究內(nèi)容如下:調(diào)研分析當(dāng)前跨斷層埋地管道主要研究方法、進(jìn)展及目前含缺陷管道安全評價(jià)準(zhǔn)則在高強(qiáng)度鋼的適用性。利用有限元軟件建立穿越走滑斷層三維含腐蝕管土作用模型,其中管道和土體采用C3D8R實(shí)體單元,分別采用Mohr-Coulomb模型、Ramberg-Osgood模型描述土體和管道的應(yīng)力應(yīng)變彈塑性性質(zhì);采用面對面的離散方式及硬接觸和罰函數(shù)描述管土間的法向和切線接觸摩擦;通過模型尺度試算確定50m×10m×10m的計(jì)算區(qū)域,并采用均勻壁厚缺陷作為管體材料的缺陷形狀。采用該含腐蝕缺陷的三維管土模型對腐蝕缺陷參數(shù):缺陷環(huán)向方位、缺陷軸向位置、缺陷深度、缺陷長度、缺陷寬度,管道影響參數(shù):管道內(nèi)壓、管道埋深,斷層參數(shù):斷層位錯(cuò)、斷層傾角、斷層類型共計(jì)10個(gè)敏感性因素進(jìn)行分析,研究埋地管道在不同參數(shù)作用下缺陷區(qū)域及原力學(xué)峰值處應(yīng)力應(yīng)變的變化趨勢,探索管道在該工況下的力學(xué)特征。對目前常用ASME B31G、API579、PCORRC、DNV-RP-F101四種腐蝕缺陷評價(jià)方法計(jì)算其環(huán)向失效應(yīng)力對不同工況下管道缺陷處應(yīng)力進(jìn)行分析評價(jià),建議對于含腐蝕缺陷管道在斷層錯(cuò)動(dòng)下的安全性分析選擇合適的評價(jià)方法進(jìn)行適用性評價(jià);單一使用基于應(yīng)力的評價(jià)方法對腐蝕缺陷處的應(yīng)力評價(jià)不能完全確定管道是否安全,還需采用基于應(yīng)變的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對斷層影響區(qū)域管道最大應(yīng)變進(jìn)行二次安全評價(jià),確保管道的安全運(yùn)行。
【圖文】：

圖 4-1 PSI 單元示意圖Figure 4-1 Schematic diagram of the PSI unit該模型運(yùn)行效率最高，，可方便計(jì)算數(shù)百公里距離管線，但該單元只有位移度，對含腐蝕缺陷管線模擬較為困難。

模型裝配圖
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE988.2

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本文編號(hào)：2711386