纵向连续冷弯管管段沉管下沟的可行性

作     者：王炎兵 石彤 刘海春 赵一桦 董秦龙 沙胜义 卜明哲 张宏 王昊 WANG Yanbing;SHI Tong;LIU Haichun;ZHAO Yihua;DONG Qinlong;SHA Shengyi;BU Mingzhe;ZHANG Hong;WANG Hao

作者机构：中国石油大学(北京)·油气管道输送安全国家工程研究中心·石油工程教育部重点实验室·城市油气输配技术北京市重点实验室 国家石油天然气管网集团有限公司 长庆油田第一采气厂 

出 版 物：《油气储运》 (Oil & Gas Storage and Transportation)

年 卷 期：2024年第43卷第8期

页      面：936-943页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：国家重点研发计划“中俄管道重大风险防控与安全保障关键技术”,2022YFC3070100 国家自然科学基金资助项目“逆断层作用下X80管道屈曲演化与韧性破损机理研究”,52004314 北京市科协“青年人才托举工程”项目“高钢级管道环焊缝可靠性评价方法研究”,BYESS2023261 国家管网集团科学研究与技术开发项目“高钢级管道环焊缝失效机理研究”,WZXGL202105 国家管网集团科学研究与技术开发项目“高钢级管道环焊缝缺陷检测评价技术研究”,WZXGL202104 中国石油大学(北京)科研基金项目“掺氢管道环焊缝失效机理与评价方法研究”,2462023BJRC005 

主　　题：连续冷弯管 沉管 下沟深度 冷弯角度 最大应力 

摘      要：【目的】沉管下沟是管道埋地敷设的主要方式之一,用连续冷弯管代替热煨弯头可以实现埋地管道纵向转弯,管道的最大应力是评判纵向连续冷弯管沉管下沟安全施工的关键指标。【方法】选取管径1 219 mm、壁厚22mm的X80管道为例,采用有限元方法建立纵向连续冷弯管管段沉管下沟数值模型,分析下沟过程中管道应力的变化规律,探讨下沟深度、连续冷弯角度、管沟开挖方向等对管道应力的影响。【结果】连续冷弯管的存在会加大下沟过程中管道的最大应力,且最大应力位置位于冷弯管起始边界附近;下沟过程中,管道上坡、下坡时产生的最大应力分别为压应力、拉应力,且同一上坡、下坡角度下的两种应力绝对值基本相当;从坡面向平面进行管沟开挖将会加大管道最大应力,且管道应力随下沟深度、连续冷弯角度的增加而增大。通过对管径1 219 mm、壁厚22 mm的X80管道的纵向连续冷弯管沉管下沟应力进行计算,得出在冷弯角度26°、下沟深度5 m内,管道的最大应力满足油气输送管道沉管下沟施工要求。为控制管道应力,可在冷弯管区域前、后100 m范围内进行分层开挖。【结论】管道下沟过程中应力受多个沉管参数的影响,依据下沟过程中最大应力的变化趋势,采取有效的控制措施即可实现纵向转弯管道的连续冷弯管管段沉管下沟施工。