天然气管道带气开孔补强结构的应力分析

摘要

为了探讨天然气管道带气开孔特殊开孔补强结构受压后的应力情况,利用有限元分析软件对天然气管道带气开孔5种模型进行了有限元建模及应力场分析.5种模型分别为整补、方补、仅焊支管、先焊支管再焊圆形补强圈和先焊支管再焊方形补强片.分析结果显示:整补和方补最大应力位于接管与补强片连接拐角处,其他3种模型最大应力位于主管开孔边缘下表面拐角处；在支管直径与主管直径之比为2/3,管内压力为0.6 MPa时,5种模型的最大应力分别为53.324 MPa、52.878 MPa、59.006 MPa、48.662 MPa和34.806 MPa.对于20号钢和Q235材料,补强结构受压后符合强度要求.整补和方补最大应力相差不足1 MPa,整补模型的下半瓦片对开孔接管处的补强效果不明显,一般情况下采用方补即可；而先焊支管再焊补强件较整补和方补,最大应力下降较多,补强效果较好；先焊支管再焊方形补强片的补强效果最好,建议在带气开孔中采用此方式.