CAESAR II 埋地管道应力分析
何耀良 北京艾思弗计算机软件技术有限责任公司 2010
概述
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由于埋地管道在石油、天然气长距离输送、城镇热电联产 由于埋地管道在石油 天然气长距离输送 城镇热电联产— —区域供热领域应用广泛，出于安全性考虑，对埋地管道系 统的分析设计尤为重要。
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概述
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概述
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埋地管线实际上是管道和各种附属元件整体组合 安装形成的复杂系统。
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概述 设计人员对当地环境土壤特性和地质情况的了解程 度、所使用的分析假设，实际上决定了计算结果是 否接近真实情况。 对地质情况不了解，没有恰当考虑热胀、外载荷、 地质情 解 有恰当考虑热 外载荷 土壤特性可能导致严重的安全问题
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各种失效
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概述
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特殊之处 埋地管线与架空管线存在较大差异：
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架空管线使用支吊架支撑，导致失效的原因主要为垮塌（ 架空管线使用支吊架支撑 导致失效的原因主要为垮塌（ 一次应力）及疲劳失效（柔性）； 埋地管线则承受连续土壤摩擦约束作用，特别是长直管道 存在自然锚固现象，其主要失效形式则是热态应力引发的 轴向失稳及疲劳破坏（柔性）
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对热态应力而言 热态应力是衡量管道轴向抗失稳能力的依据，当热 态应力超标时，可能产生两类失效：
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热拱拱
轴向失稳
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如何分析？ 为避免事故的发生，我们需要对导致埋地管道失效 的各种因素进行分析。主要分为： 1.土壤约束（土壤特性，转为土壤约束模型） 2.管道柔性（管道分区，完全约束和活动段） 3.计算方法（标准规范）
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土壤约束
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主要体现在土壤摩擦力上； 土壤的摩擦力是固有特性， 与土壤以及管道表面粗糙度 有关； 通常人们将连续约束简化为 点约束；
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土壤约束
但是这个点约束并非线性的
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土壤约束 实际的土壤约束曲线为一段圆弧，这增大了模拟计 算的难度，人们通常引入简化算法：
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土壤约束 使用简化模型——土壤约束线性化（部分线性化）
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土壤刚度 约束简化为线性的静摩擦力及滑动摩擦力； 临界点为极限载荷 土壤的弹性和塑性转化点 临界点为极限载荷（土壤的弹性和塑性转化点）； 极限载荷出现时所对应的土壤变形量称为屈服位移； 可以通过多种方法来确定极限载荷及其屈服位移，常 见的是将按照轴向摩擦力、横向进行区分。
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1 CAESAR Basic Soil Model 1.
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基于Peng's Theory 该方法相对比较简单. 这种土壤模型同样认为 埋地管道周围的土壤发 管道 围的 壤发 生弹性——塑性变形过 程 而转换的临界点为 程。而转换的临界点为 最大土壤约束. 约束分为分为轴向、横 约束分为分为轴向 横 向,认为竖向和横向一 致 致。
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双线性土壤约束
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轴向极限载荷的计算
Fax = μD(2 ρ s H + πρ p t + πρ f D / 4)
zμ 为土壤摩擦系数，参考值如下： 9泥沙——0.4 9沙土——0.5 0.5 9砂砾——0.6 9粘 粘土——0.7 z无排水抗剪强度Su/600psf（自定义摩擦系数） zρs ——土壤密度 zH——地面至管顶的埋深 zρp ——管子密度
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土壤屈服位移与土壤刚度 当土壤处于弹性变形阶段时，通过土壤屈服位移及 上面得到的极限载荷来求出土壤刚度。 土壤屈服位移Yd=屈服位移系数×（H+D），其中屈 服位移系数为用户定义的常数 H = 3D,建议默认值 服位移系数为用户定义的常数（ 为0.015） 于是所划分的单位长度管段所承受的轴向土壤约束 刚度为：Kax=Fax/Yd
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横向极限载荷的计算
Ftr = 0.5 ρ s ( H + D) 2 [tan( [t (45 + φ / 2)]2 ? OCM
zΦ 为土壤的内摩擦角，参考值如下： 9沙土——27-45° 9泥沙——26-35 26 35° 9粘土——0°（如果给定Su，那么tan值替代为 Su/250psf S / 50p ） zOCM为回填夯实系数（衡量土壤密实度),根据土壤颗粒大 小及回填压实度，范围由1-8变化 z回填夯实度决定了管道挤压土壤所需要的力的大小
z同理 同理，当得出力及位移后，横向刚度为： 当得出力及位移后 横向刚度为 Ktr=Ftr/Yd
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化工安全与防腐案例分析 —真空制盐钛制换热器腐蚀失效实例分析 班级：xxxxxx 姓名：xx 学号：xxxxxxxx
真空制盐钛制换热器腐蚀失效实例分析 一般认为在温度不太高的NaCl溶液中，钛的腐蚀速度非常低。但是随着钛在制盐行业的大量使用，发生腐蚀失效事故也开始增多，引起各制盐企业的重视，钛腐蚀的原因大致可归为四类：缝隙腐蚀、氢损失、应力腐蚀、铁污染等，且受材质成分、设计制作、工况介质等具体情况影响，腐蚀原因往往较为复杂，多为一个主要因素诱导，几种辅助因素共同作用的结果。以下分析国内发生的两起制盐钛制换热器腐蚀失效案例。 1.案例一首效换热管腐蚀失效分析： 2004年四川某制盐厂30 万吨/年装置 检修时，发现首效换热管发生较严重的腐蚀。该加热室总共1454 根钛管，本次检修共发 现158 根换热管有不同程度的腐蚀穿孔。 已拔出的部分换热管进行检查，发现孔损、破损、脆裂较严重，有的管子从1米左右高处自然落下即断成两半或破裂，断口晶粒粗大，破裂片用手可掰断，吸氢脆化现象明显。该装置首效加热蒸汽约0.4MPa，原料卤水 为天然卤水和岩卤的混合卤水，用石灰乳预处理卤水，进罐pH约为8。该套装置首效 加热室采用某种钛合金材料，Ⅱ～Ⅳ效采用TA2 工业纯钛换热管。在检修只发现了首效换热管有腐蚀，其余各效换热管未见腐蚀现象。 1.1．化学成分分析 因抽换出的换热管已明显脆化(可以从“从1米左右高处自然落下即断成两半或破裂”看出)，据此判断材料吸氢肯定比较严重，为此分别取3段腐蚀较明显的管样和1段外观形貌较好的管样分别分析气体含量。分析结果见表1，从表中可以看出，腐蚀样中氢含量明显高于未发生腐蚀样品，据此可以判断是失效换热管可能失效的一种方式是氢损伤。 1.2．化学成分比较 采用化学分析和电镜（JSM6460）扫描 相结合的方式，对腐蚀样和非腐蚀样进行较全面的化学成分分析。分析结果与工业纯钛和钛钼镍合金的成分对比表见表2， 从表中们可以看出，腐蚀管样的Mo、Ni 含量很少，几乎可以认为未检出，而主要成分和工业纯钛（TA2）比较接近，合金元素 与钛钼镍合金（TA10）差距较大。 1.3．力学性能分析 腐蚀样和未腐蚀样进行力学性能检测，并将检测数据与TA2 进行对比，详见表3， 由表3可知，腐蚀管样的力学性能也与工业 纯钛一致，那么结合化学成分分析可以得出，该换热器首效管所选材料是工业纯钛。 1.4．腐蚀原因分析及其可能采取防腐 措施 由图1可以知道，工业纯钛在高温（＞120℃）氯化钠溶液中较钛钼镍合金更易发 生缝隙腐蚀；由图2可以知道，在发生电化 学腐蚀的情况下，钛钼镍合金有更低的电流密度，这表明钛钼镍合金能显著改变电化学行为，促进钝化，有效降低腐蚀速率
管道应力分析基础知识 2009-04-09 13:55 1. 进行应力分析的目的是 1) 使管道应力在规范的许用范围内； 2) 使设备管口载荷符合制造商的要求或公认的标准； 3) 计算出作用在管道支吊架上的荷载； 4) 解决管道动力学问题； 5) 帮助配管优化设计。 2. 管道应力分析主要包括哪些内容？各种分析的目的是什么？ 答：管道应力分析分为静力分析和动力分析。 1) 静力分析包括： (l)压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算――防止塑性变形破坏； (2)管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算――防止疲劳破坏； (3)管道对设备作用力的计算――防止作用力太大，保证设备正常运行； (4)管道支吊架的受力计算――为支吊架设计提供依据； (5)管道上法兰的受力计算――防止法兰泄漏； (6)管系位移计算――防止管道碰撞和支吊点位移过大。 2) 动力分析包括： (l)管道自振频率分析――防止管道系统共振； (2)管道强迫振动响应分析――控制管道振动及应力； (3)往复压缩机气柱频率分析――防止气柱共振； (4)往复压缩机压力脉动分析――控制压力脉动值。 3. 管道应力分析的方法 管道应力分析的方法有：目测法、图表法、公式法、和计算机分析方法。选用什
么分析方法，应根据管道输送的介质、管道操作温度、操作压力、公称直径和所连接的设备类型等设计条件确定。 4. 对管系进行分析计算 1) 建立计算模型（编节点号），进行计算机应力分析时，管道轴测图上需要提供给计算机软件数据的部位和需要计算机软件输出数据的部位称作节点： (1)管道端点 (2)管道约束点、支撑点、给定位移点 (3)管道方向改变点、分支点 (4)管径、壁厚改变点 (5)存在条件变化点（温度、压力变化处） (6)定义边界条件（约束和附加位移） (7)管道材料改变处（包括刚度改变处，如刚性元件） (8)定义节点的荷载条件（保温材料重量、附加力、风载、雪载等） (9)需了解分析结果处(如跨距较长的跨中心点) (10) 动力分析需增设点 2) 初步计算（输入数据符合要求即可进行计算） (1) 利用计算机推荐工况（用CASWARII计算，集中荷载、均布荷载特别加入） (2) 弹簧可由程序自动选取 (3) 计算结果分析 (4) 查看一次应力、二次应力的核算结果 (5) 查看冷态、热态位移 (6) 查看机器设备受力 (7) 查看支吊架受力（垂直荷载、水平荷载） (8) 查看弹簧表
金属腐蚀及防腐 内容 1．腐蚀的定义及其危害 2.工程中钢铁的腐蚀问题 3．国内外在防腐蚀涂料方面的研究现状及分析 4．防腐蚀涂料简介 5．防腐蚀涂料的用途 6.防腐蚀涂料的选择与施工 7．Z Y-S高渗透性带锈防锈漆系列产品简介 8．Z Y-D橡塑漆简介 9.目前在研项目 1．腐蚀的定义、危害及分类 腐蚀是指材料与它所处的环境介质之间发生作用而引起的变质和破坏。 根据机理,腐蚀分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀。 腐蚀的危害： 目前全球每年因腐蚀造成的损失已高达7000亿美元，占G D P总值的2～4％，为地震、台风、水灾等自然灾害造成损失的6倍之多 我国2003年统计，腐蚀损失约占国民生产总值（G N P）的约6％，完成“九五” 期间降低1个百分点挽回了700多亿人民币的损失。钢铁因腐蚀而报废的数量约当年产量的25－30％造成重大事故，阻碍经济发展。军事设备、舰艇、沿海空军飞机、二炮发射井架、两栖装甲车、沿海通讯装备。 化学腐蚀： 材料与环境介质发生直接的化学作用而引起的破坏。 氧化反应与还原反应同时发生。
腐蚀的机理： 电化学腐蚀:电化学腐蚀是对金属材料而言,指金属与离子导电的介质发生电化学作用而产生的破坏。 特点:氧化反应和还原反应为两个相对独立并同时进行的过程,即阴极过程和阳极过程。 物理腐蚀：指材料由于单纯的物理作用所引起的破坏。 特点:过程中既不发生化学作用,也不发生电化学作用。 工程中钢铁的腐蚀问题： 2．1钢铁的腐蚀环境分析 钢铁腐蚀主要指钢铁构件和混凝土的腐蚀,其中混凝土的腐蚀包括混凝土中钢筋的腐蚀及混凝土材料本身的腐蚀。钢铁设备所处的腐蚀环境是大气环境,或者是水环境。大气环境和水环境都属于自然环境。表面上看,自然环境的腐蚀问题不及工业环境腐蚀那么明显,但这类腐蚀情况十分复杂,影响因素很多,往往随时间的延长而加剧,最后导致材料失效。对腐蚀来说,大气的污染程度是重要的因素。 2．2影响钢铁腐蚀的因素： 湿度：湿度是决定大气腐蚀类型和速率的一个重要因素,一般来说,金属的临界湿度为50%～70%。 温度：在其他条件相同的情况下,平均气温高的地区,大气腐蚀速率较大。大气中S O2含量：我国城市大气中S O2浓度2级标准含量为0.023%,3级标准为 0.096%,碳钢在3级标准大气中腐蚀速率比2级标准大气中要快4倍。2．3钢铁材料的腐蚀：钢铁材料的腐蚀大多为电化学腐蚀。 2．4钢铁腐蚀典型案例分析： 广东某斜拉桥1988年12月建成,1995年5月,一根拉索突然断裂,自行坠落该斜拉桥拉索钢丝的性能符合标准要求。拉索聚乙烯套管内的水泥浆体离析,浆
随着对经济效益的追求，必然趋动整个涂装工业的迅速发展，涂 装安全和清洁生产得到了政府和企业的重视，但目前涂装伤亡事故、 中毒事故、火灾爆炸事故频繁发生；从业人员的急、慢性苯中毒和粉 尘侵害等职业安全卫生问题比较突出，职业病人数居高不下；在涂装 过程中产生的废气、废水、废渣等三废问题也给环境造成了不同程度 的污染，影响生态平衡或直接危害了人类的健康，给国家财产和人民 生命财产造成了不同程度的损失。为了帮助企业加强作业安全防护措施，搞好车间设计，减少环境污染，构建和谐美丽环境，我中心决定 近期举办“涂装作业安全防护与清洁生产技术指导会”，此次会议将由 刘小刚主任、涂装安全作业泰斗宋世德副理事长和涂装泰斗林鸣玉副 理事长强强携手，结合实际案例对涂装安全防护清洁生产进行指导。 请各单位根据实际情况派员参加。具体事宜如下： 一、会议内容： Ⅰ涂装作业安全 1．涂装作业安全概述 2．涂装作业场所的燃烧爆炸的防护重点 2.1涂装作业场所燃烧的多发、常发、一触即发的决定因素 2.1.1 涂料及其辅料的主要物化特性 2.1.2 降服涂料燃烧爆炸的基本手段 3．涂装作业防护重点 3.1材料防毒重点 3.2安全卫生管理 3.3标准的实施与监管 3.4急救和应急措施 3.5安全培训教育 4．燃气的毒性，危险性及其一般防护知识 5．涂装安全标准查漏补缺 6．推荐常用的几个涂装安全设计参数 7．涂装作业外的几个常用重要安全‘标准’和‘手册’ Ⅱ涂装清洁生产 1．涂装过程的环保要求 1.1 世界各国对涂装过程的环保要求 1.2我国对涂装过程的环保要求2．涂装过程中三废治理的措施 2.1减少涂装材料中有害物质的含量 2.1.1 前处理材料的减少有害物质措施 2.1.2 涂料中减少有害物质措施 2.2减少废水、废气、废渣排放量的措施 2.2.1 减少废水排放措施 2.2.2 减少废渣排放措施 2.2.3 减少废气排放措施 2.3对排放出的三废中的有害物质进行处理技术 3．HJ/T293－2006《清洁生产标准－汽车制造业（涂装）》3.1 HJ/T293－2006《清洁生产标准－汽车制造业（涂装）》的内容3.2关于HJ/T293－2006实施的建议Ⅲ涂装车间的安全和环保设
目录 一、金属管道腐蚀的危害1 1．金属管道腐蚀程度鉴别 (2) 2. 金属管道的腐蚀及使命 (2) 3.管道腐蚀实例及分析 (5) 4.金属管道腐蚀的危害 (8) 二、金属管道腐蚀的原因 1．化学腐蚀 (8) 2．电化学腐蚀 (9) 3．其它原因 (10) 三、防腐对策 (10) 1．做好金属管道的防腐层处理 (11) 2．合理选用管材及阀件 (13) 3. 合理设计 (13) 4.精心施工，严格按规范操作 (13) 5.加强运行维护管理 (14) 6.质量控制及检验 (14) 结论 (19) 致谢 (21) 参考文献 (22)
金属管道的腐蚀及防腐对策 摘要介绍了金属管道腐蚀的危害及实例。简述了化学腐蚀、电化学腐蚀和由于安装原因造成的管道腐蚀，提出了覆盖层保护法，加强运行维护管理和精心施工，合理选用管材管件等防腐措施。 关键词：金属管道化学腐蚀电化学腐蚀防腐质量控制 一、金属管道腐蚀的危害 金属及金属管道腐蚀是一个世界性的问题。用于建筑设备配管的金属管道由于直接接触各种易产生腐蚀的介质，其腐蚀问题尤为突出。建筑设备配管的金属管道按材质分主要有钢管（含镀锌钢管）、铸铁管、不锈钢管、铜管、铝管等，按用途分有生活、生产的冷、热给水管、蒸汽及其它气体、污废水排水、凝结水、消防给水管等。因钢管的用量最大、最容易腐蚀，本文将予以重点讨论。 1.1 金属管道腐蚀程度的鉴别方法可用表1 来表述（指安装前内外壁检查）。 1.2 金属管道的腐蚀及其使用寿命 腐蚀将严重影响金属管道使用寿命。随着时间的推移，金属管道的腐蚀是不可避免的。即使做了防腐涂层，其涂层也会逐渐老化而丧失其防腐蚀性能。金属管道的腐蚀有多方面因素，主要原因可用表2 来表述。
管道支架受力分析 ——曹伟 选取购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析： 系统：压力排水 材质：镀锌钢管 管径：DN100 管道数量：两根 相邻两支架间距：6米 一、管道重量由三部分组成：按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算（管架间距管重均未计入阀门重量，当管架中有阀门时，在阀门段应采取加强措施）。 1、管道自重： 由管道重量表可查得，镀锌钢管 DN100：21.64Kg/m ，支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为： f1=21.64*6kg=129.84kg*10=1298.4N 2.管道中水重 l=3.14*0.1062*1000*6kg=211.688kg=2116.88N f2=πr2ρ 介质 3、管道重量 f=f1+f2+(f1+f2)*10%=3756.81N 4、受力分析 根据支架详图，考虑制造、安装等因素，系数按1.35考虑，每个支架受力为： F=3756.81*1.35/2=2535.85N 假设选取50*5等边角钢（材质为Q235）做受力分析试验 1）应力应变关系如下：
绘制成应力应变曲线图如下： 从图中可以看出，应力/应变曲率变化平缓，处于弹性应力应变行为阶段，各部位均没有发生屈服现象。 由相关资料可查的50*5等边角钢的抗拉强度σb=423MPa，抗剪强度σr=σb*0.8=338.4MPa，型钢吊杆拉伸强度小于它的抗拉强度，型钢横担小于它的抗剪强度，所以50*5等边角钢可以满足使用要求。 2）危险部位应力分析 图中的蓝色区域为支架应变最大的地方，也即该处最容易发生变形与开裂，在设计中应对有较大变形的地方，解决办法有两个：1、加固：可以通过增加肋板来加固，在型钢焊接的地方更应该满焊以此增大接触面，从而减小开裂的可能；
附塔管道的应力分析 摘要：结合某装置反应塔附塔管道的应力分析，概述管道应力分析的目的、方法、必要性以及工作过程 关键词：附塔管道应力分析管道走向 压力管道在现代化工生产中被越来越广泛的使用，管道配管直接决定着工艺管道的安全性及经济性，也直接影响着整个工程的质量和安全事故的发生率以及整个装置的寿命。而对压力管道进行详细的应力分析，可得出整个管系的应力水平、薄弱点位置，可针对性的设置管道支吊架，合理地确定管道的走向，消除应力峰值，为安全生产打好基础。 管道应力分析的任务是指对管道进行包括应力计算在内的力学分析，并使分析结果满足标准规范的要求，从而保证管道自身和与其相连的机器、设备及土建结构的安全。 管道在使用过程中会受到各种载荷的影响，如果载荷超出了管道的承受能力，管道就会发生弯曲、变形、断裂等现象，也会对与管道相连的机器、设备及土建结构造成危险甚至破坏。为便于分析，将管道中各种载荷对管道产生的应力分为：一次应力、二次应力和峰值应力。一次应力是指管道所受载荷，如内压、地震载荷、风载荷等引起的管道对抗外部载荷所必须的内部应力，随外力的增大而增大，具有非自限性的特点，超过某一限度，将使管道整体变形直至破坏。二次应力与外载荷没有直接关系，是由热胀冷缩、端点位移等位移载荷所产生的应力，具有自限性，即局部屈服和小量变形就可使应力减小。峰值应力是管道由于局部结构不连续或局部应力集中附加到一次应力或二次应力的增量。 管道应力分析可划分为静力分析和动力分析。静力分析是指在静力载荷作用下对管道进行力学分析，并进行相应的安全评定。需完成下列任务:计算管道中的应力并使之满足标准规范的要求，保证管道自身的安全（包括防止法兰泄露）；计算管道对与其相连的机器、设备的作用力，保证机器、设备的安全；计算管道对支吊架和土建结构的作用力，为支吊架和土建结构的设计提供依据；计算管道位移，防止位移过大造成支架脱落或管道碰撞，并为弹簧支吊架的选用提供依据；埋地管的稳定性计算，避免管道失稳。动力分析则主要指往复压缩机和往复泵管道的振动分析、管道的地震分析、水锤和冲击载荷作用下管道的振动分析，使地震和振动的影响得到有效控制。需完成下列任务：管道的地震分析，防止管道在地震中发生破坏；往复压缩机和往复泵管道的固有频率和振型分析，防止管道系统发生机械共振；往复压缩机和往复泵管道的强迫振动分析及声学模型分析，防止管道因振动发生疲劳破坏；水锤、安全阀泄放载荷和两相流所产生的支架载荷计算。 管道热胀冷缩产生的位移应力（二次应力）与管径、壁厚、管道的布置走向及温度高低等诸多因素直接相关，比较复杂，因此对管道二次应力的分析是管道应力分析最重要的任务，必须使管道系统具有足够的柔性。管道柔性设计的一般
管道应力分析和计算
目次 1 概述 1.1 管道应力计算的主要工作 1.2 管道应力计算常用的规范、标准1.3 管道应力分析方法 1.4 管道荷载 1.5 变形与应力 1.6 强度指标与塑性指标 1.7 强度理论 1.8 蠕变与应力松弛 1.9 应力分类 1.10 应力分析 2管道的柔性分析与计算 2.1管道的柔性 2.2管道的热膨胀补偿 2.3管道柔性分析与计算的主要工作2.4 管道柔性分析与计算的基本假定2.5 补偿值的计算 2.6 冷紧 2.7 柔性系数与应力增加系数 2.8 作用力和力矩计算的基本方法2.9 管道对设备的推力和力矩的计算
3 管道的应力验算 3.1管道的设计参数 3.2钢材的许用应力 3.3管道在内压下的应力验算 3.4 管道在持续荷载下的应力验算 3.5管道在有偶然荷载作用时的应力验算3.6 管系热胀应力范围的验算 3.7力矩和截面抗弯矩的计算 3.8 应力增加系数 3.9 应力分析和计算软件
1 概述 1.1 管道应力计算的主要工作 火力发电厂管道（以下简称管道）应力计算的主要工作是验算管道在内压、自重和其他外载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力；判断计算管道的安全性、经济性、合理性，以及管道对设备产生的推力和力矩应在设备所能安全承受的范围内。 管道的热胀应力应按冷、热态的应力范围验算。管道对设备的推力和力矩应按冷状态下和工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。 1.2 管道应力计算常用的规范、标准 （1）DL/T 5366－2006火力发电厂汽水管道应力计算技术规程（2）ASME B 31.1－2004动力管道 在一般情况下，对国内工程采用DL/T 5366进行管道应力验算。对涉外工程或顾客有要求时，采用B 31.1进行管道应力验算。 1.3 管道应力分析方法 管道应力分析方法分为静力分析和动力分析。 对于静荷载，例如：管道内压、自重和其他外载以及热胀、冷缩和其他位移荷载作用的应力计算，采用静力分析法。DL/T 5366和B31.1规定的应力验算属于静力分析法。同时，它们也用简化方法计及了地震作用的影响，适用于火力发电厂管道和一般动力管道。 对于动载荷，例如：往复脉冲载荷、强迫振动载荷、流动瞬态冲击载荷和地震载荷作用的应力计算采用动力分析法。核电站管道和地震烈度在９度及以上地区的火力发电厂管道应力计算采用动力分析法。 1.4 管道荷载
管道应力分析概述 CAESARII软件介绍 CAESARII管道应力分析软件是由美国COADE公司研发的压力管道应力分析专业软件。它既可以分析计算静态分析，也可进行动态分析。CAESARII向用户提供完备的国际上的通用管道设计规范，使用方便快捷。交互式数据输入图形输出，使用户可直观查看模型（单线、线框，实体图）强大的3D计算结果图形分析功能，丰富的约束类型，对边界条件提供最广泛的支撑类型选择、膨胀节库和法兰库，并且允许用户扩展自己的库。钢结构建模，并提供多种钢结构数据库.结构模型可以同管道模型合并,统一分析膨胀节可通过标准库选取自动建模、冷紧单元/弯头，三通应力强度因子（SIF）的计算、交互式的列表编辑输入格式用户控制和选择的程序运行方式,用户可定义各种工况。 一、管道应力分析的原则 管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。 二、管道应力分析的主要内容 管道应力分析分为静力分析和动力分析。 静力分析包括： 1）压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏； 2）管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算——防止疲劳破坏； 3）管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行； 4）管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据； 5）管道上法兰的受力计算——防止法兰汇漏。 动力分析包括：
l）管道自振频率分析——防止管道系统共振； 2）管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力； 3）往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析——防止气柱共振； 4）往复压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值。 三、管道上可能承受的荷载 （1）重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等； （2）压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力； （3）位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等； （4）风荷载； （5）地震荷载； （6）瞬变流冲击荷载：如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击： （7）两相流脉动荷载； （8）压力脉动荷载：如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动； （9）机械振动荷载：如回转设备的振动。 四、管道应力分析的目的 1）为了使管道和管件内的应力不超过许用应力值； 2）为了使与管系相连的设备的管口荷载在制造商或国际规范（如 NEMA SM-23、API-610、API-6 17等）规定的许用范围内； 3）为了使与管系相连的设备管口的局部应力在 ASME Vlll的允许范围内； 4）为了计算管系中支架和约束的设计荷载；
管道受力分析
管道受力分析 目录： 一、管道发展历史 1、发展 2、著名管道系统 二、提出问题 三、管道受力研究 1、管道 2、弯头 3、三通 四、小组分工 五、总结 六、参考文献
管道受力分析 关键字：管道受力 一、管道发展历史 管道是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。 管道的用途很广泛，主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。管道作为物料输送的一种特殊设备在现代化工业生产和人民生活中起着很重要的作用，它就像人体中的血管一样，没有它，人的生命就不复存在。 1、“油气集输和储运”技术随着油气的开发应运而生。早在我国汉代，蜀中人民就采用当地盛产的竹子为原料，去节打通，外用麻布缠绕涂以桐油，连接成“笕”，就是我们现在铺设的输气管线。最早的一条原油输送管道，是美国于1865年10月在宾夕法尼亚州修建的一条管径50毫米长9756米从油田输送原油到火车站的管道，从此开始了管道输油工业。但油气管道运输是从1928年电弧焊技术问世，以及无缝钢管的应用而得到发展和初具规模的。管道输送技术的第一次飞跃是在第二次世界大战期间。第二次世界大战以后，管道运输有了较大的发展。 2、目前世界上比较著名的大型输油管道系统有：（1）前苏联的“友谊”输油管道。它是世界上距离最长、管径最大的原油管道，其北、南线长度分别为4412千米和5500千米，管径为426~1220毫米，年输原油量超过1亿吨，管道工作压力4.9~6.28兆帕。（2）美国阿拉斯加原油管道。其全长1287千米，管径1220毫米，工作压力8.23兆帕，设计输油能力1 亿吨／年。（3）沙特阿拉伯的东-西原油管道。其管径1220毫米，全长1202千米，工作压力5.88兆帕，输油能力1.37亿立方米／年。（4）美国科洛尼尔成品油管道系统。该管道系统干线管径为750~1020毫米，总长4613千米，干线与支线总长8413千米，有10个供油点和281个出油点，主要输送汽油、柴油、燃料油等100多个品级和牌号的油品。全系统的输油能力为1.4亿吨／年。 二、提出问题
第一章任务与职责 1. 管道柔性设计的任务 压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况； 1) 因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏； 2) 管道接头处泄漏； 3) 管道的推力或力矩过大，而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行； 4) 管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏； 2. 压力管道柔性设计常用标准和规范 1) GB 50316-2000《工业金属管道设计规范》 2) SH/T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规范》 3) SH 3039-2003《石油化工非埋地管道抗震设计通则》 4) SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》 5) SH 3073-95《石油化工企业管道支吊架设计规范》 6) JB/T 8130.1-1999《恒力弹簧支吊架》 7) JB/T 8130.2-1999《可变弹簧支吊架》 8) GB/T 12777-1999《金属波纹管膨胀节通用技术条件》 9) HG/T 20645-1998《化工装置管道机械设计规定》 10) GB 150-1998《钢制压力容器》 3. 专业职责 1) 应力分析(静力分析动力分析） 2) 对重要管线的壁厚进行计算 3) 对动设备管口受力进行校核计算 4) 特殊管架设计 4. 工作程序 1) 工程规定 2) 管道的基本情况 3) 用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿 4) 用目测法判断管道是否进行柔性设计 5) L型U型管系可采用图表法进行应力分析
6) 立体管系可采用公式法进行应力分析 7) 宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道 8) 采用CAESAR II 进行应力分析 9) 调整设备布置和管道布置 10) 设置、调整支吊架 11) 设置、调整补偿器 12) 评定管道应力 13) 评定设备接口受力 14) 编制设计文件 15) 施工现场技术服务 5. 工程规定 1) 适用范围 2) 概述 3) 设计采用的标准、规范及版本 4) 温度、压力等计算条件的确定 5) 分析中需要考虑的荷载及计算方法 6) 应用的计算软件 7) 需要进行详细应力分析的管道类别 8) 管道应力的安全评定条件 9) 机器设备的允许受力条件（或遵循的标准） 10)防止法兰泄漏的条件 11)膨胀节、弹簧等特殊元件的选用要求 12)业主的特殊要求 13)计算中的专门问题（如摩擦力、冷紧等的处理方法） 14)不同专业间的接口关系 15)环境设计荷载 16)其它要求 第二章压力管道柔性设计 1. 管道的基础条件 包括：介质温度压力管径壁厚材质荷载端点位移等。
管道设计之管道应力分析 开篇 Email: 156578102@https://www.doczj.com/doc/aa16571399.html, 对管道支撑件（如固定支架、止推支架、导向支架、滑动支架、滚动支架、吊架、弹簧支架等）、阻尼件（如阻尼器）、柔性件（如膨胀节）的选型与设置；对与管道相连的设备的定位、操作的理解；对管道走向的调整与斟酌；对管道元件的局部分析与处理（如法兰、支架生根、SIF）；对管道开停车工况及其介质特性的理解；对管道可能遭受的偶然载荷（如气液两相流、水锤、气锤、安全阀反力、风载荷、地震载荷）的理解程度，一定程度上体现了一个设计院管道设计的水平。 虽然柔性分析仍然是管道应力分析的主要内容，但与振动有关的破坏也越来越受到重视，所以管道设计需要刚柔并济。话虽这么说，但有时候确实很难，这个时候应该查找相关资料来佐证自己的想法，做到有分寸的考虑相关问题，不能一味按某个不切实际方向去做。1.管道应力专业工作 1.1编写本装置的应力分析统一规定，明确本装置执行的规范及版本,软件及版本； 1.2根据统一规定，编写本装置的应力分析关键管线表； 1.3参与关键管线及其设备的布置研究； 1.4参与关键设备的技术谈判； 1.5的委托条件进行详细应力分析（这部分内容很多，等以后大家都了解后可以针对不同管系展开说明），提出应力计算报告及修改意见； 1.6受报告并解读报告，按要求修改管道走向及选取支架，向土建、设备专业返回受力及扰度要求； 1.7置的三查四定及开车。 2.配管委托条件应包括哪些内容 2.1单线图:
2.2设备总装图：设备外形图、材质、温度等； 2.3调节阀、安全阀数据表：重量、反作用力、压力等级、材质等； 2.4其他应力分析过程中需要的资料：如PID流程图、管道表、材料等级表、当地风、地震等数据等等。 3.如何理解应力分析报告 3.1节点号： 在单线图上感兴趣的点称为节点，通常会在管道端点、支吊点、三通、弯头、大小头、管道属性改变处（如管径、壁厚、保温、温度、压力等）、阀门端面、法兰端面、膨胀节及一些特殊需要而增设等处设置节点号。 3.2 支架类型: 在单线图上应该清楚的表示管道的支架型号示意图，配管专业应按图示要求结合该点的受力、位移要力求选取合适的支架或者组合支架。 【选读材料】 支吊架的强度及刚度应满足该点的受力及位移要求；配管预设管道支架位置，应满足管道的许用跨距；在载荷集中处、弯管和大直径三通分支管附近处应留有支架位置；支架与管道生根处的材质宜与管道同材质；输送介质温度等于或高于400℃的碳钢管道、输送冷冻介质的管道、合金钢、不锈钢、需热处理的管道应尽可能需用抱箍型支架；比较常见的支架类型有： 固定支架：进出装置的边界点宜设置固定支架（应与另一装置负责人协调，至少应告之对方）；应力分析管系与非应力分析管系断开点在详细考虑后可设置固定支架；在有冲击载荷的阀门如减温减压阀、有相变的调节阀、安全阀在充分考虑各种工况后在合适的位置设置固定支架；管道柔性元件（如会产生压力推力型的膨胀节）的直管两端合适位置应设置固定支架；复杂管系分为若干简单管系处宜设置固定支架； 防振支架：对往复式压缩机等具有压力脉动的管系应尽可能的设置防振支架，宜独立生根，宜采用抱箍型内嵌缓冲垫，如讲究，对支架还需提刚度要求； 刚性滑动支架：应注意管托长度，使其满足管道膨胀位移量的要求； 刚性可调支架：在泵进出口管道可设置刚性支架的情况，一般选用可调支架； 刚性滚动支架：对管口受力要求苛刻的敏感设备，为了减少摩擦力，有可能会选择滚动支架； 刚性吊架：选取吊杆时应使吊杆长度满足管道膨胀位移量的要求，通常来说，当管道热态时，吊杆与垂直线的夹角应该控制在3o（不同设计院根据不同要求，但是最好不要太大）以内；吊杆与钢结构的生根形式应可偏转，不可固定住（除非特别注明，或者无温度的管道）；吊架也可用于对摩擦力有苛刻要求的场合。导向吊架：为了使管道较高的固有频率，抵御风、地震、安全阀排放反力、水击等偶然载荷应在合适的位置设置导向支架；为了保持管道的稳定应在合适的位置设置导向支架；为了控制管道热涨位移在合理的范围内或者控制热涨位移的分配应在合适的位置设置导向支架；有些管道柔性元件的要求（如装有通用型膨胀节的直管道应按规范要求设置导向支架，控制管道沿轴向膨胀及柱稳定；为控制设备管嘴受力、法兰泄露等可在合适的位置设置导向支架； 止推支架：为了使管道较高的固有频率，抵御风、地震、安全阀排放反力、水击等偶然载荷应在合适的位
管道计算 第一章任务与职责 1. 管道柔性设计的任务 压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况； 1) 因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏； 2) 管道接头处泄漏； 3) 管道的推力或力矩过大，而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行； 4) 管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏； 2. 压力管道柔性设计常用标准和规范 1) GB 50316-2000《工业金属管道设计规范》 2) SH/T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规范》 3) SH 3039-2003《石油化工非埋地管道抗震设计通则》 4) SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》 5) SH 3073-95《石油化工企业管道支吊架设计规范》 6) JB/T 8130.1-1999《恒力弹簧支吊架》 7) JB/T 8130.2-1999《可变弹簧支吊架》 8) GB/T 12777-1999《金属波纹管膨胀节通用技术条件》 9) HG/T 20645-1998《化工装置管道机械设计规定》 10) GB 150-1998《钢制压力容器》 3. 专业职责 1) 应力分析(静力分析动力分析） 2) 对重要管线的壁厚进行计算 3) 对动设备管口受力进行校核计算 4) 特殊管架设计 4. 工作程序 1) 工程规定 2) 管道的基本情况 3) 用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿 4) 用目测法判断管道是否进行柔性设计 5) L型U型管系可采用图表法进行应力分析 6) 立体管系可采用公式法进行应力分析 7) 宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道 8) 采用CAESAR II 进行应力分析 9) 调整设备布置和管道布置 10) 设置、调整支吊架 11) 设置、调整补偿器 12) 评定管道应力 13) 评定设备接口受力 14) 编制设计文件 15) 施工现场技术服务 5. 工程规定 1) 适用范围 2) 概述 3) 设计采用的标准、规范及版本 4) 温度、压力等计算条件的确定 5) 分析中需要考虑的荷载及计算方法 6) 应用的计算软件 7) 需要进行详细应力分析的管道类别
关于动火作业事故案例分析课件 关于动火作业事故案例分析课件篇一：动火作业安全事故分析及对策 动火作业（石化企业）安全事故分析及对策 动火作业--禁火区与动火区的划定 企业根据生产工艺过程的危险程度与维修工作的需要，在厂区内划分固定动火区和禁火区。在化工企业中设立固定动火区应符合下列条件。 （1）固定动火区距可燃易燃物质的设备、贮罐、仓库、堆场等应符合国家有关防火规范的防火间距要求，距易燃易爆介质的管道最好在15m以上； （2）在任何气象条件下，固定动火区区域内的可燃气体含量在允许含量以下。设备装置正常放空时的可燃气体扩散不到动火区；（3）若设在室内，应与防爆生产现场隔开，不准有门窗串通，允许开的门窗要向外开，道路要通畅； （4）固定动火区周围10m内不得存放易燃易爆及其他可燃物质；（5）固定动火区应备有适用的、数量足够的灭火器具，并设置“动火区”字样一类的明显标志。 除固定动火区外的其他区域均为禁火区。凡需要在禁火区动火时，必须申请办理“动火证”。禁火区内的动火可划分为两级，一级动火是指在正常生产情况下的要害部位、危险区域动火。一级
动火由厂安全技术和防火部门审核、主管厂长或总工程师批准；二级动火是除固定动火区和一级动火区以外的动火。二级动火由所在车间主管 主任批准即可。 动火作业--动火的含义：在化工企业中，凡是动用明火或可能产生火种的作业都属于动火作业。例如电焊、气焊、切割、熬沥青、烘砂、喷灯等明火作业；凿水泥基础、打墙眼、电气设备的耐压试验，电烙铁锡焊、凿键槽、开坡口等易产生火花或高温的作业。在禁火区内从事上述作业都应办理动火证审批手续，落实安全动火的措施。 一、引言 石油化工企业目前正向着生产装置大型化方向发展，生产从原料的投入到产品的产出，要经过多道工序和复杂的加工单元，辅助供热、供水、供风、供电系统庞大。生产过程中的炉、塔、罐、槽、压缩机、泵等设备，以管道相连通，从而形成了工艺复杂、工艺流程长的生产线。生产过程中各工序之间一环扣一环，紧密相连、互相制约、具有高度的连续性；随着计算机技术、控制技术、通信技术的应用，生产装置自动化程度也越来越高。特别是在石油化工行业，生产过程具有高温、高压、易燃、易爆、有毒、有害、腐蚀性强等许多潜在的危险因素，安全生产难度也越来越大，尤其在生产、抢修、检修过程中，免不了要进行动火作业。动火作业过程中，如有一点防范措施不到位，就容易发生火灾、
管道应力分析的原则 管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。 ASME B31《压力管道规范》由几个单独出版的卷所组成，每卷均为美国国家标准。它们是子ASME B31 压力管道规范委员会领导下的编制的。 每一卷的规则表明了管道装置的类型，这些类型是在其发展过程中经考虑而确定下来的，如下所列： B31.1 压力管道：主要为发电站、工业设备和公共机构的电厂、地热系统以及集中和分区的供热和供冷系统中的管道。 B31.3 工艺管道：主要为炼油、化工、制药、纺织、造纸、半导体和制冷工厂，以及相关的工艺流程装置和终端设备中的管道。 B31.4 液态烃和其他液体的输送管线系统：工厂与终端设备剑以及终端设备、泵站、调节站和计量站内输送主要为液体产品的管道。 B31.5 冷冻管道：冷冻和二次冷却器的管道 B31.8 气体输送和配气管道系统：生产厂与终端设备（包括压气机、调节站和计量器）间输送主要为气体产品的管道以及集汽管道。 B31.9 房屋建筑用户管道：主要为工业设备、公共结构、商业和市政建筑以及多单元住宅内的管道，但不包括B31.1 所覆盖的只寸、压力和温度范围。 B31.11 稀浆输送管道系统：工厂与终端设备间以及终端设备、泵站和调节站内输送含水稀浆的管道。 管道应力分析的主要内容 一、管道应力分析分为静力分析析 1.静力分析包括： 1)压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏； 2)管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算一一防止疲劳破坏； 3)管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行； 4)管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据： 5)管道上法兰的受力计算一防止法兰汇漏。 2.动力分析包括： 1)管道自振频率分析一一防止管道系统共振： 2)管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力； 3)往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析一一防止气柱共振； 4)往复压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值。 二、管道上可能承受的荷载 (1)重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等 (2)压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力； (3)位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等； (4)风荷载；
274 网络出版时间： 2012-3-16 10:47:56 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/aa16571399.html,/kcms/detail/13.1093.TE.20120316.1047.001.html 由于埋地管道所具有的特殊性和控制规范要求，其应力分析与工艺管道存在较大差异，埋地管道轴向受约束，因此，受压力和温度影响将产生较大的轴向应力。埋地管道应力分析的关键是模拟管道与土壤的相互作用[1] ，主要包括两个方面：土壤对管道的轴向摩擦力及土壤对管道的横向推力。前者只有当管道存在轴向移动趋势时存在，后者是管道产生横向位移时的反作用力。目前，埋地管道应力分析均采用双线性弹簧约束模拟土壤对管道的作用，由于受管道长度所限而无法在管道沿线不间断地设置弹簧约束，因此，需要解决3个问题：其一，合理设置弹簧约束的间距；其二，研究土壤约束性质；其三，解决土壤约束和弹簧约束之间的转化问题。 1应力分析影响参数 在温度、压力及地震载荷的作用下，埋地管道中的弯头和三通等管道走向发生改变的区域会产生较大的弯矩（使管道产生横向形变）和轴向力，距离此类管道元件越远，管道的弯矩越小[2] 。为了准确模拟土壤和管道的相互作用，从而得到较准确的应力分析结果，在弯头和三通等管道元件处必须将土壤约束间距设置很小；在远离弯头和三通的区域，只需模拟土壤与管道摩 埋地管道应力分析方法 刘仕鳌1 蒲红宇2 刘书文3 蒋洪2 1.中国石油冀东油田分公司油气集输公司，河北唐山 063000； 2.西南石油大学，四川成都 610500； 3.四川科宏石油天然气工程有限公司，重庆 400021 刘仕鳌等.埋地管道应力分析方法.油气储运，2012，31（4）：274-278. 文章编号：1000-8241（2012） 04-0274-05摘要：油气输送管道大部分为埋地管道，其应力分析与工艺管道不同，关键在于准确模拟管道与土壤 的相互作用。结合国际上广泛运用的CAESARII 和AUTOPIPE 软件设计思路，阐述了埋地管道应力分析模型中对埋地管道离散化的理论基础和方法，模拟土壤与管道相互作用的原理以及相关数据的计算方法；对比分析了ASMEB31.4、ASMEB31.8及国内相关油气输送管道设计规范对管道应力的校核要求；结合工程实例深化了埋地管道应力分析方法，对于开展管道应力分析工作具有积极作用，有利于增进对于管道应力分析及管道应力安全问题的认识。关键词：埋地管道；应力；约束；土壤中图分类号：TE89 文献标识码：A doi ：10.6047/j.issn.1000-8241.2012.04.009擦造成的管道轴向力，此时可以将土壤约束间距设置稍大。1.1模型离散 根据连续弹性地基上的柔性梁在力R 作用下的受力分析（图1），可以计算位移分布： γ（x ）＝ e βx （cos βx ＋sin βx ） （1） （2） 式中： γ（x ）为位移分布，mm；R 为作用力，N；β为设置的中间变量；E 为管道的弹性模量，MPa；I 为管道的惯性矩，mm 4；k 为单位长度的土壤线刚度，N/mm 2。 对于带有弯头或三通的埋地管道，其横向承载性能与连续弹性地基上的柔性梁相似（图1C），弯头一端 图 1 带弯头的埋地管道和连续弹性 地基上无限长梁的受力分析
设 计 计 算 地质灾害下悬空管道的应力分析及计算 罗金恒1,2,赵新伟2,王峰会3,郑茂盛1 (1 西安交通大学材料科学与工程学院,陕西西安 710049; 2 中国石油天然气集团公司管材研究所,陕西西安 710065; 3.西北工业大学,陕西西安 710072) 摘 要:在地质灾害作用下,管道下方的土层下陷或流失会造成管道悬空,从而可能引发管道失效。 本文基于Winkler线性理论,建立了地质灾害作用下管道与土相互作用的力学模型,并利用有限元计算了悬空管道上的应力分布。 关键词:管道;地质灾害;应力分析;计算 中图分类号:TE973 91 文献标识码:A 文章编号:1001-4837(2006)06-0023-04 Stress Analysis and Calculation of Suspended Pipeline Due to Geotechnical Hazards LUO Jin-heng1,2,ZHAO X in-wei2,WANG Feng-hui3,ZHENG Mao-sheng1 (1.School of Materials Science&Engineering of Xi an Jiaotong University,Xi,an710049,China;2 Tubular Goods Research Centre of CNPC,Xi,an710065,China;3.Northwest Industry University,Xi,an710072,China) Abstract:Under the effects of geotechnical hazards,the soil under pipeline is fell down or swept away.There-fore the pipeline is suspended and probably led to failure.In the paper,a mechanical model based on Winkler theory was introduced to describe the interaction between the pipeline and the soil and Finite Element Method (FE M)is adopted to calculate the stress profile of suspended pipeline. Key words:pipeline;geotechnical hazards;stress analysis;calculation 1 前言 由于长距离油气输送管道周围环境复杂,地理条件多样,不可避免地会遇到各种各样的地质灾害区,将会给管道的长期安全运行构成严重威胁。例如,由于湿陷性黄土地质灾害的影响,马惠输油管道自建成投产后,几乎年年发生崩塌、坍塌等灾害,每年需耗费几十万甚至上百万元的维修资金,直接影响了管道安全运营[1]。 目前的研究重点集中在对地质灾害的防治上[1~4],对于建立力学模型计算地质灾害如何影响管道的失效却不多。为此,本文初步研究了在地质灾害作用下悬空管道的力学模型,并用有限元进行了计算。 2 悬空管段的受力模型 当埋设管道的地层发生塌陷、季节性水流冲涮等灾害时,管道下方的土层会下陷或流失,造成管道悬空。由于悬空管道两端受到未塌陷土层的支撑, 基金项目:中国石油天然气集团公司石油管力学和环境行为重点实验室资助项目(05A40101)