埋地输油管道“Ω”形自然补偿器热力耦合分析.pdf

第 44卷第 7期 当 代 化 工 Vo1．44．NO．7 2015年 7月 ContemporaryChemica1Industry July，2015 埋地输油管道 “”形 自然补偿器的热力耦合分析 李 勐 (中国石油大学 (北京 )机械与储运工程学院，北京 昌平 102249) 摘 要：埋地输油管道在温度等荷载的作用下会产生较大的应力，作为管道必不可少的组成部分，自然补 偿器有着分散管道过大应力的作用。基于非线性有限元方法，建立了“Q”形 自然补偿器的模型，用壳单元模拟 管道，用非线性土弹簧模拟了管土相互作用。参考实际工程数据，分析了弯头回转角度对管道最大应力的影响， 并讨论了不同温差与内压下自然补偿器对管道应力的降低作用。分析得到，使用9O。的“Q”形补偿器较为合理 ， 内压较小时，补偿器能够更好的降低管道的应力水平。研究结果可为长输管道结构设计提供一定的参考。 关 键 词：“Q”形；自然补偿器；回转角度；有限元模型 中图分类号：TE832 文献标识码：A 文章编号： 1671—0460(2015)07—1538—03 ThermalCouplingAnalysisof“Q’’NatureCompensatorforBuriedPipelines LIMeng (CollegeofMechanicalandTransportationEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China) Abstract：Thestressoftheburiedoilpipelinewillincreaseundertemperatureload．AsanindispensableDartofthe pipeline，thenaturecompensatorhasthefunctionofdispersingthetressofpipeline．Basedonthenonlinearfinite elementmethod，usingtheshellelementto simulatethepipe，employing nonlinearsoilspringstO simulatethe constraintefrectofsoilonthepipeline．themode1of“Q”form naturaIcompensatorwasestablished．ReferringtOthe actualengineeringdata，influenceofpipelineinternalpressure，temperautreandtheturningangleoftheelbow onthe maximalstressandthesafety toemcientwasanalyzed．Theresultsshow that90。utrningangleoftheelbOW iS relativelyreasonable，caneffectivelyreleasetheexcessivesrtess． Keywords：“Q”ofrm；Nautralcompensator；Turningangle；Finiteelementmodel 随着我国石油行业的迅速发展，石油管道的建 以X52管材为例进行研究。参考GB50470—2008((油 设规模逐步加大。输油管道在热应力的作用下会发 气管道抗震设计规范》…，管材弹性模量为 MPa， 生一定程度的膨胀，从而影响管道的稳定性导致破 屈服强度为407MPa，塑性模量为711MPa，抗拉 坏 …。埋地输油管道 自然补偿器作为埋地弯头的一 强度为455MPa，抗拉强度对应的极限应变为6．9％， 种复杂形式，具有结构简单、稳定、成本低的特点