埋地热油管道弯管处应力破坏研究.pdf
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1、第4 4卷第 7期 2 0 1 5年 7月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o 1 4 4N O 7 J u l y,2 0 1 5 埋地热油管道弯管处应力破坏研究 李雷雷,姜文全,刘 洋,任建民,李依 ( 辽宁石油化工大学,辽宁 抚顺 1 1 3 0 0 1 ) 摘 要:近年来,埋地热油管道弯管漏油事件时有发生,反映出管道的原始设计 、施工等方面存在不足。 为使埋地热油管道安全稳定运行,在给定位移载荷的作用下,对弯管各部位的应力的变化情况进行模拟分析 , 得出了导致弯管失效漏油的过大应力位置和弯管
2、角度对应力的影响,并提出了改进措施 , 从而为防止发生埋地 管道泄漏事故的研究奠定基础。 关键词:埋地管线;弯头 ;应力 ;有限元方法;失效 中图分类号:T E 8 3 2 文献标识码 : A 文章编号: 1 6 7 1 0 4 6 0( 2 0 1 5)0 7 1 5 1 9 0 3 S t ud y o n S t r e s s Fa i l ur e o f El bo w o f Bu r i e d He a t e d Oi l Pi pe l i ne LILe i l e i , J I ANG We n qu a n, LI U , REN Ji an mi n, LI (
3、 Li a o n i n g S h i h u a Un i v e r s i t y , Li a o n i n g F u s h u n 1 1 3 0 0 1 , Ch i n a ) Ab s t r a c t : I n r e c e n t y e a r s , t h e l e a k a g e a c c i d e n t o f e l b o w o f b u r i e d o i l p i p e l i n e o i l o c c u r s f r e q u e n t l y , wh i c h r e f l e c t s t
4、 h a t t h e o r i g i n a l d e s i g n , c o n s t r u c t i o n a n d o t h e r a s p e c t s o f p i p e l i n e a r e d e f e c t i v e I n t h i s p a p e i n o r d e r t o e n s u r e s a f e a n d s t a b l e o p e r a t i o n o f b u r i e d o i l p i p e l i n e , u n d e r t h e a c t i o
5、 n o f a g i v e n d i s p l a c e me n t l o a d , t h e c h a n g e o f t h e s t r e s s o f e a c h p a r t o n t h e e l b o w wa s s i mu l a t e d , t h e e x c e s s i v e s t r e s s p o s i t i o n t o c a u s e f a i l u r e o f o i l p i p e wa s d e t e r mi n e d a s we l l a s e ffe c
6、 t o f b e n d a n g l e o n t h e s t r e s s , a n d i mp r o v e m e n t me a s u r e s we r e p u t f o r wa r d s o a s t o p r e v e n t t h e b u r i e d p i p le l i n e l e a k a g e a c c i d e n t s Ke y wo r d s : Bu r i e d p i p e ; El b o w; S t r e s s ; F i n i t e e l e me n t me t
7、 h o d ; F a i l ure 近几年 ,埋地输油管线泄漏事故时有发生 ,反 映出该管道的原始设计 、施工等方面存在某些薄弱 环节。为使埋地热油管道安全稳定运行,必须对 该管道的应力状态进行评估【 2 。 结合现场条件, 对 弯头在给定位移载荷 ( 应变载荷 ) 的作用下,对不 同截面位置处的应力 应变进行 了测试 ,同时采用 A NS Y S模拟手段对弯管各部位的应力的变化情况 进行 了分析 , 得 出了导致弯管失效漏油的可能原因 , 从而达到防止类似事故的再次发生。 1 热应力理论基础 1 1 传热理论 由热力学第一定律得 : QW =A U+A KE+ 式中:9一热量 ; 一作
8、功 ; u 一系统内能 ; 一系统动能 ; 尸 r一 系统势能。 热 油管道系统 中: 尸 0 W=0 ,则 : , O=A U;对于稳态热分析 :p:A U:0 , 即流人系 统的热量等于流出的热量。 热传导遵循付里叶定律: 一 : 一 k d! , 式中q 为 热流密度 ( W m ) ,k为导热系数 ( 、 v m一 ) ,“ 一 ” 表示热量流向温度降低的方向。 1 2 管道应 力理论 在极坐标系中,应力平衡方程为: + 孥: 。 I 。 + = 。 【 对于各 向同性 的管道材料 , 平面应力条件下的 物理方程为 : I, 、 i 吖 J 1 、 i 。 r J s 坩= ( 1 +
9、 r 基金项 目:2 0 1 4辽宁省大学生创新创业计划项目,项 目号 :2 0 1 4 1 0 1 4 8 0 1 2 。 收稿 日期: 2 0 1 4 - I O - 1 1 作者简介 :李雷雷 (1 9 9 2 一) ,男,河南安阳人。 E - m a i l :l 9 3 5 3 7 9 3 0 3 q q C O N 通讯作者 :姜文全 ( 1 9 7 9 一) ,男,讲师,博士在读,研究方 向:压力容器及管道安全技术研究。E - m a i l : j w en q u a n l 2 6 c 0 m。 1 5 2 0 当 代 化 工 2 0 1 5年 7月 3 热膨胀推力对不同角
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