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大型LNG储罐群桩水平承载力确定方法

油气储运 2024年

作者：魏成国王汉文刘文涛崔炜詹旺宇中国石油天然气管道工程有限公司

【目的】对于大型LNG储罐的群桩基础而言，在OBE（50年超越概率10%）、SSE（50年超越概率2%）两种地震工况下承受的水平力较大，桩水平承载力验算尤为关键。规范经验公式在验算桩水平承载力中存在未考虑群桩中不同位置处桩间土相互影响... 详细信息

【目的】对于大型LNG储罐的群桩基础而言，在OBE（50年超越概率10%）、SSE（50年超越概率2%）两种地震工况下承受的水平力较大，桩水平承载力验算尤为关键。规范经验公式在验算桩水平承载力中存在未考虑群桩中不同位置处桩间土相互影响叠加效应，计算结果偏保守，桩基投资浪费较大的问题。【方法】为此，基于岩土分析软件PLAXIS 3D，结合已有现场试桩数据验证土层参数取值的准确性，并对20×104m3大型LNG储罐高桩承台基础进行不同地震荷载作用下的数值模拟计算，得到不同工况下群桩的水平力分布特点。【结果】受力方向前排基桩的水平力值均大于中心基桩，且随水平荷载增大，两者比值呈下降趋势。传统规范设计方法未考虑群桩中不同位置处桩间土相互叠加影响效应，结果偏保守，将造成较大投资浪费。在此基础上，提出一种基于单桩水平承载力试验的LNG储罐群桩水平承载力的确定方法，并与传统规范设计方法进行对比。【结论】该方法在考虑桩根数、桩间距、桩径、桩顶约束方式的同时，通过选用合理的土体本构模型与土层参数，可考虑实际桩间土相互影响，在保证群桩具有足够水平承载力的前提下显著降低设计中的保守度，对提高LNG储罐高桩承台群桩基础设计的经济性具有借鉴作用。

关键词： LNG 储罐群桩承台数值模拟受力分析

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砂质海床上海底管道侧向失稳试验研究

油气储运 2024年第6期43卷 692-701页

作者：路顺闫术明周晓东曹志强金辉中国石油天然气管道工程有限公司

[目的]海洋环境具有复杂性及不可预测性,敷设于砂质海床上的海底管道易发生侧向失稳,但目前对海底管道侧向失稳的成因尚不明晰,亟需探究海流荷载作用下砂质海床上管道侧向失稳过程中的水动力荷载、管土相互作用等多种影响因素的耦合机制... 详细信息

[目的]海洋环境具有复杂性及不可预测性,敷设于砂质海床上的海底管道易发生侧向失稳,但目前对海底管道侧向失稳的成因尚不明晰,亟需探究海流荷载作用下砂质海床上管道侧向失稳过程中的水动力荷载、管土相互作用等多种影响因素的耦合机制。[方法]采用自主设计搭建的机械加载试验装置开展多类型模型试验,在管道两端防止滚动与自由运动两种约束条件下,探究海底管道侧向失稳的物理机制,分析海底管道水下重力、管土摩擦因数、管道初始嵌入深度比、不同砂质土壤、端部约束条件等对极限侧向土阻力、侧向土阻力系数的影响。[结果]侧向土阻力随海底管道水平位移的增加而逐渐增大,并最终达到极限值;侧向土阻力系数随管道水下重力的增加而逐渐减小,最终趋于稳定值;防滚管道的侧向土阻力系数随摩擦因数的增大而增大,自由管道的摩擦因数对侧向土阻力系数的影响较小;防滚管道的侧向土阻力系数远大于管道两端自由的工况;防滚管道的初始嵌入深度比对管道出现最大沉降量及发生极限侧向土阻力的位置具有重要影响。[结论]海流作用下的管土相互作用是海流-管道-海床之间的动力耦合,明确了海流荷载作用下管道侧向失稳过程中极限侧向土阻力发展规律,可为海底管道的设计、敷设及安全运行提供技术支撑。(图11,表1,参31)

关键词：海底管道砂质海床失稳机械加载端部约束侧向土阻力系数

空温式汽化器翅片管壁面温度变化特性实测研究

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低温工程 2024年第4期 71-76页

作者：赵立前刘春枝何旭蔡金洋中国石油天然气管道工程有限公司廊坊065000

为推动空温式汽化器的应用发展,深入探究空温式汽化器的传热问题本质,开展空温式汽化器翅片管壁面温度变化特性实测研究。以液氮作为实验工质,搭建空温式汽化器翅片管壁面测温实验平台,分析空温式汽化器翅片管壁面温度变化特性。结果表... 详细信息

为推动空温式汽化器的应用发展,深入探究空温式汽化器的传热问题本质,开展空温式汽化器翅片管壁面温度变化特性实测研究。以液氮作为实验工质,搭建空温式汽化器翅片管壁面测温实验平台,分析空温式汽化器翅片管壁面温度变化特性。结果表明:空温式汽化器翅片管整体壁面温度随运行时间增加逐渐减低;翅片管壁面温度沿远离汽化器入口方向温度呈升高趋势,当实际汽化量为96 Nm3/h时,第1、7、11和16根翅片管壁面温度衰减率分别为254.0%、91.8%、56.5%和30.3%,当实际汽化量减小时,汽化所需翅片管总长度缩短。

关键词：空温式汽化器温度场壁面温度变化特性

含H_(2)S天然气管道内腐蚀直接评价方法的改进

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腐蚀与防护 2024年第8期45卷 77-83页

作者：李欣王松中国石油天然气管道工程有限公司廊坊065000

为了确定H_(2)S对天然气管道内腐蚀的影响,对NACE SP0110-2010标准提出的天然气管道内腐蚀直接评价方法(包括预评价、间接评价、直接评价、后评价四个环节)进行改进,即在该方法的间接评价环节引入了CO_(2)-H_(2)S腐蚀速率预测模型和积... 详细信息

为了确定H_(2)S对天然气管道内腐蚀的影响,对NACE SP0110-2010标准提出的天然气管道内腐蚀直接评价方法(包括预评价、间接评价、直接评价、后评价四个环节)进行改进,即在该方法的间接评价环节引入了CO_(2)-H_(2)S腐蚀速率预测模型和积水概率参数,提高了推荐开挖点管道腐蚀程度的准确性。并以某含H_(2)S天然气管道为例,对改进后的评价方法进行了演示。结果表明:根据间接评价(多相流腐蚀模拟计算),极严重腐蚀出现在管道前500 m处,23%管段的积水概率为1;根据直接评价(现场开挖),5个开挖点处管道均属于极严重腐蚀,最大腐蚀速率为0.337 mm/a,与间接评价的预测结果一致;根据后评价确定了管道再评估时间间隔为1 a。改进后评价方法对预测多相流含H2S天然气管道内腐蚀高危点具有一定的借鉴意义。

关键词：天然气管道 H_(2)S 内腐蚀直接评价改进

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基于拉法尔喷管的新型放空立管可行性研究

化工设备与管道 2024年第2期61卷 89-94页

作者：马强中国石油天然气管道工程有限公司河北廊坊065000

针对传统放空立管介质出口速度小、扩散高度低等缺点。文章基于理论分析和模拟的手段对新型放空立管进行可行性研究。结果表明,放空介质动能来源于进出口压差及介质焓值,放空过程是一个压降、温降过程;通过对新型放空立管合理设计,在不... 详细信息

针对传统放空立管介质出口速度小、扩散高度低等缺点。文章基于理论分析和模拟的手段对新型放空立管进行可行性研究。结果表明,放空介质动能来源于进出口压差及介质焓值,放空过程是一个压降、温降过程;通过对新型放空立管合理设计,在不改变进出口条件下,可比传统立管出口速度提高37.5%~41.7%,提高可燃气体的扩散高度,降低对地面工作人员的潜在危害。该新型放空立管切实可行,可为今后放空立管的设计提供新的思路。

关键词：天然气放空立管拉法尔喷管可行性

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一种冻土温度场方程的解析解

地震工程学报 2024年

作者：王东源张科陈熹武小鹏中国石油天然气管道工程有限公司嘉兴学院建筑工程学院

冻土在我国分布十分广泛,冻胀现象是冻土区经常出现的问题,其导致的工程病害屡见不鲜。冻胀主要是由土体内部温度变化及水分迁移造成的,是一类极其复杂的温度、渗流及应力多场耦合问题。通过对冻土中的温度场进行分析,求解含冰量及孔隙... 详细信息

冻土在我国分布十分广泛,冻胀现象是冻土区经常出现的问题,其导致的工程病害屡见不鲜。冻胀主要是由土体内部温度变化及水分迁移造成的,是一类极其复杂的温度、渗流及应力多场耦合问题。通过对冻土中的温度场进行分析,求解含冰量及孔隙率随温度变化条件下的冻土一般性瞬态热传导方程,获得其近似解析解,将其应用于冻土热传导过程的预测。通过与有限元计算所得精确解对比,验证其有效性。研究成果对冻土冻胀问题的深入研究具有一定的理论和实践意义。

关键词：冻土温度场方程含冰量孔隙率温度变化解析解

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大型LNG储罐群桩水平承载力确定方法

油气储运 2024年第9期43卷 1056-1063页

作者：魏成国王汉文刘文涛崔炜詹旺宇中国石油天然气管道工程有限公司河北省廊坊市065000

【目的】对于大型LNG储罐的群桩基础而言,在OBE(50年超越概率10%)、SSE(50年超越概率2%)两种地震工况下承受的水平力较大,桩水平承载力验算尤为关键。规范经验公式在验算桩水平承载力中存在未考虑群桩中不同位置处桩间土相互叠加影响效... 详细信息

【目的】对于大型LNG储罐的群桩基础而言,在OBE(50年超越概率10%)、SSE(50年超越概率2%)两种地震工况下承受的水平力较大,桩水平承载力验算尤为关键。规范经验公式在验算桩水平承载力中存在未考虑群桩中不同位置处桩间土相互叠加影响效应、计算结果偏保守、桩基投资浪费较大的问题。【方法】基于岩土分析软件PLAXIS3D,结合已有现场试桩数据验证土层参数取值的准确性,并对20×10*m大型LNG储罐高桩承台基础进行不同地震荷载作用下的数值模拟计算,得到不同工况下群桩的水平力分布特点。【结果】受力方向前排基桩的水平力值均大于中心基桩,且随水平荷载增大,两者比值呈下降趋势。传统规范设计方法未考虑群桩中不同位置处桩间土相互叠加影响效应,结果偏保守,将造成较大投资浪费。在此基础上,提出一种基于单桩水平承载力试验的LNG储罐群桩水平承载力的确定方法,并与传统规范设计方法进行对比。【结论】该方法在考虑桩根数、桩间距、桩径、桩顶约束方式的同时,通过选用合理的土体本构模型与土层参数,可考虑实际桩间土相互影响,在保证群桩具有足够水平承载力的前提下显著降低设计中的保守度,对提高LNG储罐高桩承台基础设计的经济性具有借鉴作用。(图11,表6,参20)

关键词： LNG 储罐群桩承台数值模拟受力分析

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环焊缝缺陷复合材料修复结构的抗弯性能分析

压力容器 2024年第08期41卷 74-80页

作者：杨辉王琳王富祥杨光勇国家管网集团科技技术研究总院中国石油天然气管道科学研究院

为了研究复合材料修复方法对环焊缝缺陷抗弯曲载荷的修复效果，采用低氢焊条手工电弧焊（SMAW）+自保护药芯焊丝半自动焊（FCAW）焊接工艺制备了X80钢级管道（管径1016 mm，壁厚18.4 mm）环焊缝，采用电火花（EDM）加工了双台阶环焊缝... 详细信息

为了研究复合材料修复方法对环焊缝缺陷抗弯曲载荷的修复效果，采用低氢焊条手工电弧焊（SMAW）+自保护药芯焊丝半自动焊（FCAW）焊接工艺制备了X80钢级管道（管径1016 mm，壁厚18.4 mm）环焊缝，采用电火花（EDM）加工了双台阶环焊缝根部裂纹（长度350 mm，深度9 mm），并采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺（VARI）制备了性能优异的E级高强双向玻璃纤维织物+环氧树脂的复合材料修复结构，开展了全尺寸四点弯曲试验，对比了修复前后含缺陷环焊缝的弯曲载荷抗力。结果表明：试验所用复合材料修复结构（厚度40 mm，长度1 000 mm）提升环焊缝的抗弯曲载荷能力约为管材实测屈服强度的21%，对含缺陷环焊缝的抗弯曲能力提升有限。研究结果对于指导环焊缝缺陷修复策略的制定具有借鉴意义。

关键词：管道环焊缝复合材料修复效果全尺寸弯曲试验

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焊枪喷嘴结构对保护气体流场的影响

油气储运 2024年第4期43卷 449-456页

作者：梁明明刘晓文侯昊陈佳铭牛连山姜艳朋中国石油天然气管道科学研究院有限公司中国石油管道局工程有限公司国际分公司

【目的】传统焊枪喷嘴结构设计中存在开发周期长、成本高、保护气体流场保护效果不明确的问题,优化焊枪喷嘴结构、控制保护气体流场等显得尤为必要。【方法】采用计算流体动力学软件Fluent,针对保护气体流量、焊枪喷嘴结构、喷嘴与坡口... 详细信息

【目的】传统焊枪喷嘴结构设计中存在开发周期长、成本高、保护气体流场保护效果不明确的问题,优化焊枪喷嘴结构、控制保护气体流场等显得尤为必要。【方法】采用计算流体动力学软件Fluent,针对保护气体流量、焊枪喷嘴结构、喷嘴与坡口的间距等关键参数进行数值模拟,并通过气体染色试验与焊接试验,对模拟结果进行验证。【结果】在管道窄间隙坡口熔化极气体保护电弧焊(Gas Metal Arc Welding,GMAW)工艺中,选用20 L/min的保护气体流量可以获得良好的保护效果;锥形与扁锥喷嘴效果较为理想,其中扁锥喷嘴结构使得保护气体的流场呈现较小的圆锥度且流动更为挺直,在相对较低的保护气体流量下即可有效抵抗侧风干扰,保持稳定的焊接环境;当焊枪喷嘴与坡口的间距控制在15 mm以内时,保护气体的流场具有良好的保护效果。采用气体染色试验及焊接试验对锥形与扁锥喷嘴的模拟结果进行验证,流场及焊接质量与模拟结果相符,表明采用数值模拟方法对保护气体流场的优化设计是切实可行的。【结论】计算流体动力学模拟技术能有效优化焊枪喷嘴的结构设计、缩短研发周期、增强焊接质量的稳定性,并显著提高窄间隙坡口GMAW工艺中保护气体的利用效率,可为焊枪喷嘴结构设计及保护气体流场的调控提供新的思路与技术参考。(图9,表1,参22)

关键词：管道焊接模拟仿真焊枪喷嘴保护气体