第40卷第5期
化工机械
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基于ANSYS有限元法的外腐蚀管道剩余强度和
剩余寿命的研究
张旭昀**！韩军徐子怡”孙丽丽’王勇
（1.东北石油大学材料科学与工程系；2.中国石油大学（北京）石油工程学院）
摘要采用ANSYS有限元软件，结合大庆油田采油六厂理地管道的实际工况，对含外扇蚀缺陷的管道进行了分析，研究了不同形状下缺陷长度、宽度及深度等因素对管道失效的响，以管道实测缺陷为依据，用ANSYS计算了管道的制余强度，根据失效准则并结合实测数据，确定了扁蚀管道的制余寿命。结果表明：对于平底方形缺陷，缺陷长度和深度对失效的影响都有临界值，深度是影响失效的一个重要因素；对于辅固形缺陷来说，缺陷长度和深度对失效的影响成正比，缺陷宽度对失效的影响成反比关系。
ANSYS有限元法为寿命预测提供了必要的保障，对工程应用有重要的参考价值。关键调外腐蚀管道剩余强度制余寿命
ANSYS
中图分类号TQ055.8*1
文献标识码A
大庆油田采油六厂自投产以来，埋地管道服役期最长的已有38a，管道穿孔事故常常发生，腐蚀是造成管道失效的关键因素，其中外腐蚀情况较严重，管道外壁出现不同形状的腐蚀缺陷。为了保证管道的正常运行，为确定管道的检测周期及维修周期等提供科学依据，需要对腐蚀管道剩余强度与剩余寿命作出准确的评估"]。国内外的许多学者在应用有限元法判断腐蚀管道的剩余强度和剩余寿俞方面，多集中在方形缺陷的研究，缺陷形状相对单一，对于其他形状的缺陷（如椭圆形等)来说，研究的相对较少。因此，利用有限元法模拟多种缺陷形状，对有限元法的推广应用有着重要的意义。笔者采用有限元法，结合大庆油田采油六厂的实际工况，模拟不同腐蚀缺陷下缺陷长度、宽度及深度等因素对埋地管道失效的影响，以管道实测缺陷为依据，用ANSYS计算管道的剩余强度，根据失效准则并结合实测数据计算了腐蚀管道的剩余寿命。
有限元分析步骤
应用有限元法时要结合现场的实际工况，并
文章编号
0254-6094(2013)05-0639-04
且要使得分析结果准确但计算成本较少，这样要
求合理的确定有限元分析步骤。 1.1有限元模型的建立
合理的简化模型，既能准确地描述腐蚀缺陷又使得计算结果较准确。因为缺陷附近所受的应力较大的缘故，被腐蚀处及其附近部位首先发生破坏，所以在模拟中通常取有缺陷的管段。参考已有管道的调研资料，管道的外腐蚀缺陷主要为局部腐蚀，主要形状为方形和椭圆形（图1、2），根据模型的对称性，在分析时可只取管道模型的1/4 进行。
AN
图1平底方形模型
*国家科技重大专项"十二五"规划课题（2011ZX05016-003），国家科技支撑计划课题（2012BAH28F03）和黑龙江省普通高等学校化工过程机械重点实验室开放课题资助项目。
**张旭昀，男，1973年12月生，副教授。黑龙江省大庆市，163318。万方数据