本文選題：橢球凹坑 + 大口徑彎管�。� 參考：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：腐蝕凹坑是石油天然氣長輸管道中常見缺陷之一。存在腐蝕凹坑的管道并未完全失去承載能力,此時對管道進(jìn)行維修或更換,在一定程度上增加了經(jīng)濟(jì)成本。為充分利用管材性能,減低管道維修和更換頻率,有必要對含腐蝕凹坑缺陷的管道進(jìn)行精細(xì)的力學(xué)分析,以此得出管道的極限承載力。而彎管作為管道運輸中必不可少的部分,在服役時受力更為復(fù)雜,作為為長輸管道中的應(yīng)力集中部位,出現(xiàn)凹坑缺陷會對管道安全增加風(fēng)險。對彎管部分進(jìn)行極限承載能力分析對于保障管道安全和減少經(jīng)濟(jì)損耗具有重要意義。論文以外徑為1016mm和1219mm的兩種管彎管,曲率半徑為6D,材料為X80的90°彎管為研究對象,根據(jù)內(nèi)壓作用下管道的應(yīng)力相關(guān)理論,與有限元模擬軟件ABAQUS相結(jié)合,研究了含不同凹坑缺陷彎管的極限承載能力。論文對內(nèi)壓作用下管道的環(huán)向和軸向應(yīng)力進(jìn)行理論分析,選擇了塑性失效準(zhǔn)則和二倍彈性斜率法作為本文的極限載荷確定方法。運用ABAQUS軟件對無缺陷彎管進(jìn)行建模分析,與理論計算值對比分析,確定邊界條件可靠性。采用相同邊界條件對二十五個缺陷位置、六種缺陷深度、五種缺陷長度、四種缺陷寬度和三種管道壁厚進(jìn)行建模分析,共得到134個不同缺陷參數(shù)的極限載荷值,并研究了各項參數(shù)變化下的彎管極限載荷變化規(guī)律,對各項缺陷參數(shù)進(jìn)行數(shù)值擬合。使用MATLAB軟件對各項擬合公式與極限載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性回歸,得到了含缺陷彎管的極限載荷求解公式,并驗證了其合理性。最后使用Visual Basic語言將整合公式編制成含缺陷及無缺陷彎管極限載荷計算軟件,給實際工況的大口徑彎管安全評定參考的作用,為管道的及時維修和更換提出建議。論文研究成果可以為同等工況下的管道運營決策和處理提供科學(xué)的指導(dǎo)意見,在保障安全的前提下,進(jìn)一步發(fā)揮了管道材料的潛能,減少了不必要的經(jīng)濟(jì)損耗,同時也可以為大口徑含缺陷彎管的完整性評價及剩余強(qiáng)度評價提供指導(dǎo)和借鑒意義。
[Abstract]:Corrosion pit is one of the common defects in oil and gas pipeline. The pipeline with corrosion pit does not lose its carrying capacity completely, so the maintenance or replacement of the pipeline will increase the economic cost to some extent. In order to make full use of the performance of pipe and reduce the frequency of pipeline maintenance and replacement, it is necessary to carry out fine mechanical analysis on the pipeline containing corrosion pit defect, so as to obtain the ultimate bearing capacity of pipeline. As an indispensable part of pipeline transportation, the bending pipe is more complicated in service. As the stress concentration in long distance pipeline, the defect of pit will increase the risk of pipeline safety. It is of great significance to analyze the ultimate bearing capacity of the bend pipe to ensure the safety of the pipe and to reduce the economic loss. In this paper, two kinds of pipe bends with outer diameter of 1016mm and 1219mm, with curvature radius of 6D and material of X80, are studied. According to the stress correlation theory of pipeline under internal pressure, it is combined with the finite element simulation software ABAQUS. The ultimate bearing capacity of curved pipes with different pitches was studied. In this paper, the circumferential and axial stresses of pipelines under internal pressure are theoretically analyzed, and the plastic failure criterion and the double elastic slope method are chosen as the limit load determination methods in this paper. ABAQUS software is used to model and analyze the non-defect bend, and the reliability of boundary condition is determined by comparing with the theoretical calculation value. Using the same boundary conditions, 25 defect positions, six defect depths, five defect lengths, four defect widths and three pipe wall thicknesses are modeled and analyzed, and the limit load values of 134 different defect parameters are obtained. The variation law of ultimate load of bent pipe under various parameters is studied, and the defect parameters are fitted numerically. By using MATLAB software, the nonlinear regression between the fitting formula and the limit load data is carried out, and the formula for solving the limit load of the pipe with defects is obtained, and the rationality of the formula is verified. Finally, Visual Basic language is used to compile the integrated formula into the limit load calculation software of the pipe with and without defects, which can be used as a reference for the safety assessment of large-caliber bends under actual working conditions, and some suggestions are put forward for the timely maintenance and replacement of pipes. The research results of this paper can provide scientific guidance for pipeline operation decision and treatment under the same operating conditions. Under the premise of ensuring safety, the potential of pipeline materials is further brought into play, and unnecessary economic losses are reduced. At the same time, it can also provide guidance and reference for the integrity evaluation and residual strength evaluation of large diameter curved pipes with defects.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE973

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本文編號：1957778