打孔管道修复方法的有限元分析研究

摘要

打孔盗油是中国油气输送管道的常见破坏方式之一,严重威胁管道的安全运营.焊接是打孔管道的常见修补方法,主要采用接管、补板、套筒三种方式.焊接修复方法的选用及焊接产生的应力对油气管道平稳运行产生重要影响.为掌握焊接修复后打孔管道的应力变化,合理选择缺陷修复方法,建立打孔管道修复结构的有限元模型,运用非线性有限元方法计算管道在内压载荷作用下的应力分布,得出相对较优的打孔管道的修复方法.研究表明:三种焊接修复方式均存在较大的应力集中,对结构的屈服压力影响较大,但对结构的极限载荷几乎不产生影响;用屈服压力来衡量修复结构的承压能力较好;管帽、补板和套筒修复结构相比较而言,套筒修复结构的承压能力较好,且其长度和厚度对结构承压能力的影响也不大;补板修复结构的承压能力次之,尺寸较小的补板有利于管道承压,补板的厚度略厚于或等于管道壁厚为宜;管帽修复结构的承压能力最差,且接管的直径对修复结构的承压能力影响较大,直径越大,修复结构的承压能力越低.