复合材料缠绕修复管道的应力分析
作者单位:帅健,张宇坤,SHUAI Jian,ZHANG Yukun(中国石油大学机械与储运工程学院 北京 102249)刘惟,LIU Wei(中国石油大学机械与储运工程学院 北京 102249;中国石油天然气勘探开发公司 北京 100034)王俊强,WANG Junqiang(中国石油大学机械与储运工程学院 北京 102249;中国特种设备检测研究院 北京 100013)
加工时间:2014-02-15
信息来源:石油学报
关键词:油气管道;缠绕层;力学分析;有限元分析;修复
摘 要:非金属缠绕管道修复是在役管道受损后的一种主要修复方式,对于保障油气管道的平稳安全运行具有十分重要的意义.基于组合薄壁圆筒的力学分析理论,推导出了管道修复厚度的计算公式,并考虑缠绕材料的各向异性建立了缠绕修复管道的有限元分析模型.分析结果表明,缠绕层对附近管体的应力状态影响不大,只要修复厚度和修复长度合适,就能够完全恢复管道的承压能力.缠绕层在管道缺陷区域屈服以后能起到明显的承载作用.增大缠绕层厚度,可降低管道和缠绕层中的环向应力;而当缠绕层厚度小于最小修复厚度时,即使加大修复长度也无法完全恢复管道的承压能力.最后,对基于有限元法和解析方法得到的缠绕层厚度和长度进行了对比,结果表明,缠绕层厚度的计算公式偏于安全,可用于管道修复缠绕层的设计计算.