论文部分内容阅读
随着我国海洋油气资源的开发和利用，油气集输过程中的海底管线建设日益增多。目前有些管线已进入中后期使用阶段，其损坏率逐年增大，海底管线出现泄漏和断裂破坏的事故正在逐渐增多，而腐蚀是引起海底管线破坏的主要因素之一。本课题是以国家自然科学基金重点项目：海底管线的损伤机理和健康诊断研究(50419010)和教育部科学技术研究重大项目：长距离油气管线的破坏机理、安全对策及防灾对策研究(305003)为依托对腐蚀海底管线的破坏机理和失效压力进行研究。本文以胜利油田已铺设的海底管线为研究背景，管线处于悬跨状态是腐蚀管线在内压作用下的控制工况，应用大型结构分析软件ANSYS对腐蚀损伤的海滴管线进行有限元分析，并与ASME B31G和DNV RP-F101等规范进行比较，为管道工程设计提供一定的理论依据。主要的工作和成果包括以下几个方面：1．综述了国内外在腐蚀损伤管道方面的已经取得的成果与不足，从而提出本课题研究的目的和意义。2．对无限长腐蚀损伤海底管线在内压作用下的剩余强度进行了研究，建立了考虑材料非线性和几何非线性的有限元模型，分析了腐蚀区的尺寸对失效内压的影响。将数值计算结果与B31G准则、DNV RP-F101以及基于平面应变理论推导出的失效压力进行了比较，证明了有限元方法能得出比较准确的结果。3．对含有有限长腐蚀缺陷的海底管线进行了内压作用下的极限承载力分析。研究了腐蚀长度、深度、宽度和径厚比对海底管线的破坏机理和失效压力的影响。并提出了含有腐蚀缺陷的受内压作用的海底管线失效压力计算公式，并与试验结果、各种规范和方法进行了对比，证明该方法是有效的。4．对含有腐蚀缺陷的海底管线进行复合荷载(弯矩与内压、轴压与内压)联合作用下的有限元分析，探讨管线在复合载荷作用下的破坏机理，并考虑了腐蚀缺陷的长度、宽度和深度对极限载荷和破坏模式的影响，为腐蚀海底管线的评估提供依据。5．对轴向双点腐蚀损伤相互作用机理与环向双点腐蚀损伤相互作用机理分别进行了有限元数值模拟，分别提出发生轴向和环向双点腐蚀相互作用的最小间距，并与DNV规范进行比较。