沼泽地段大口径输气管道应力敏感性分析.doc

沼泽地段大口径输气管道应力敏感性分析 xx焦第4期麓道拔木Pipeline Technique5设各andEquipmentxxNo4沼泽地段大口径输气管道应力敏感性分析陈利琼，吴世娟，韩晓瑜，刘耔麟(西南石油大学石油工程学院，四川成都610500)摘要大口径输气管道穿越沼泽地段时，由于沼泽地土壤含水饱和度过大，管道易产生自然沉降。 管道的过量变形会导致输气管道在运行过程中应力不能满足安全要求，故需要对沼泽地段的大口径输气管道进行应力的敏感性研究。 使用应力分析软件CAESAR11对沼泽地段某大口径输气管道进行数值模拟，针对沉降量及压重块间距对管道应力的影响进行分析得出管道的自然沉降对沼泽地输气管道的应力最敏感，即影响最大。 建议在沼泽地管道施工中要做好防沉降措施。 关键词沼泽地穿越；大口径；输气管道；应力；敏感性；沉降TE832A10049614 (xx)04000102Stress SensitivityAnalysis ofLarge DiameterSwamp-crossing GasPipelineCHEN Liqiong，WUShi-juan，HAN Xiaoyu，LIU Zilin(School ofPetroleum Engineering，Southwest PetroleumUniversity，Chengdu610500，China)AbstractIt iseasy fora largediameter swampcrossing gas pipeline toproduce naturalsedimentation becauseswamp soilisof heavywater saturationSerious deformationof pipesmay causegaspipe stress duringthe operationto beunable tosatisfy safetyrequirementsTherefore，it isnecessary tOmake astress sensitivityanalysis ofswampcrossing pipesThrough astress analysisbyusing softwareCAESARnumerical simulationshave beenconducted ona sectionof pipein someswamp areaIn lightof theanalysisof theeffects causedby boththe sedimentationand saddlethe weighton thepipestressthe followingresults canbe obminedthe naturalsedimentation ofpipes isthe mostsensitive tothe stressof aswampcrossing gas pipelineIt isremendedhere totake somesubsidence preventionmeasures duringthe constructionof aswampcrossinggas pipelineKey wordsswamp-crossing；Iarge diameter；gaspipeline；stress；sensitivity；sedimentationO引言大口径输气管道穿越沼泽地段时，由于沼泽地土质的特殊性，施工难度大、稳管难点多，且管道易产生自然沉降，从而引发应力过大的失效破坏，有必要对沼泽地段的大口径输气管道的应力敏感因素进行分析。 文中使用CAESAR II软件对沼泽地段某大口径输气管道进行应力敏感性分析，选取了2个主要影响因素进行分析输气管道沉降量和混凝土压重块间距。 根据模拟得出的数据对比并分析得出结论，实际工程中可据此采取相应的措施J。 1沼泽地输气管道应力校核依据国内外对输气管道的应力校核均有标准，国内通常是根据GB50251输气管道工程设计规范511中的规定进行应力校核，而国外通常根据ASME B318气体输送和分配管道系统或API SPEC5L(管线钢xx1101收修改稿日期xx0220管规范进行应力校核。 CAESAR II软件中，通常选用ASME B318作为输气管道应力分析的校核标准。 ASME B318中规定对于嵌固管道，管道应力应满足应力值不大于09倍管材最小屈服强度盯。 ，即or090r。 由于沼泽地输气管道的特殊情况自然沉降，属于偶然载荷，ASME B318中另有补充规定偶然载荷引起的应力值应不大于10倍管材最小屈服强度盯。 ，即or- 3I。 2输气管道应力敏感性分析实例21某输气管道工程概况某输气管道采用X70钢，规格为1168mn191mln，管材最小屈服强度为485MPa安装温度10，运行温度40，输气压力为10MPa管道模型为一段直管，全长112m，对称分布，两边过渡段长均为20m，沼泽地段管道长72m沼泽地段采用混凝土压重块稳定管道，压重块重力21560N天然气密度为lit3kgm3管道所经地带为1级地区，设计系数为072。 由于所有整段管道均采用埋地敷设，所以管道为嵌固模万方数据2Pipeline Techniqueand EquipmentJulxx型。 沼泽区管道模型如图1所示，沼泽区土壤参数如表l所示49|。 载荷工况的建立情况见表2。 普通地段沼泽地段普通地段图1沼泽区管道模型效果图表l沼泽区土壤参数土壤摩擦密度温度变土壤内摩覆土压顶管埋热膨胀屈服位类型系数(kgm-3)化量擦角(。 )实乘数深m系数移因子注W为自重载荷；P为压力载荷；7为温度载衙；D为管道沉降载荷。 22沉降量对应力的敏感性分析设置沼泽地段管道的沉降量为5em、6cm、7cm、8cm、9cm及10cm，使用CAESAR11分别对这几种情况的管道进行模拟，得出管道的最大应力比率。 最大应力比率趋势散点图如图2所示。 f冗降量“I”图2最大应力趋势散点图由图2可得，有沉降的管道应力比率比无沉降的管道高，且根据数值模拟数据可以看出沉降量从5em至10em，每增加1cm，最高应力比率增加51719。 23压重块间距对应力的敏感性分析对压重块间距为6m、12m和18m的某管道进行应力分析，得出管道最大应力比率(表3)，并对比分析。 表3不同压重块间距的最大应力比率压重块间距m最大应力比率633192635778638447由表3可以看出，压重块间距从6m变化到18m，最大应力比率仅有05255的变化，说明压重块间距对大口径输气管道应力的影响非常小。 3结论对该大口径输气管道沉降量、压重块间距的研究，得出管道的沉降为沼泽地段输气管道应力的敏感因素，对于该例，沉降量(510cm)每增加1cm，最高应力比率增加约5，且当沉降量为7cm的时候，管道应力值已接近屈服值，所以可定义7cm的沉降量为该沼泽地段输气管道的极限值。 提出的应力分析对沼泽地段输气管道的设计及施工提供一定的方法，并建议在运营管理过程中要特别对管道的沉降进行准确记录及分析，以免输气管道应力超限；由于压重块间距的不同对沼泽地段输气管道的应力影响很小，且压重块的运输成本较高，为减少施工成本，可适当增加压重块间距。 参考文献1刘林，赵子峰，李思群，等中哈原油管道在沼泽地区的敷设油气储运，xx，26 (9)55562车庆斌沼泽地带管道施工方法探讨油气储运，1988，7 (4)23273ASME B31820lo GasTransmission andDistributionPiping Systems4唐永进压力管道应力分析北京中国石化出版社，xx11245黄坤，吴世娟，卢泓方，等沿坡敷设输气管道应力分析天然气与石油，xx，30 (4)146沙晓东，陈晓辉，黄坤，等输气管道应力影响因素分析天然气与石油，xx，31 (1)147吴晓南，舒浩纹试压工况下盾构隧道内输气管道应力分析天然气工业，xx，33 (3)158吴晓南，鲜燕，黄坤，等运行工况下隧道内输气管道的应力分析油气储运，xx，31 (12)9279309刘冰，刘学杰，张宏基于应变的管道设计准则天然气工业，xx，28 (2)129131作者简介陈利琼(1976一)，副教授，博士后，主要从事油气管道的安全性和可靠性研究。 Emailaliee_clq163cornl，l，lll，l，l，l，、V管道技术