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基于有限元的海洋柔性管管接頭扣壓方式的研究和分析

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基于有限元的海洋柔性管管接頭扣壓方式的研究和分析

發布日期:2020-12-06 00:00 來源:http://www.jerstewart.com 點擊:

              隨著世界能源消耗的日益加劇,陸地油氣開采已無法滿足社會發展的需求,世界各國正不斷對海洋油氣資源進行開采和利用。基于海洋管道的油氣運輸方式已被廣泛應用于海洋油氣開采,海洋管道分為鋼管和柔性復合管兩類,柔性復合管通常由金屬與聚合物復合而成,分為內芯管、增強層、外保護層,相比鋼管,海洋柔性復合管具有可設計性、柔性好、耐高壓、耐腐蝕、耐結垢、摩阻系數小、保溫性好、壽命長,易于鋪設和回收等特點,更適應于海洋環境,已廣泛應用于石油天然氣行業。接頭與柔性管的連接部位是管道最薄弱的環節,扣壓質量的好壞將直接影響管道的安裝和使用安全。管接頭是海洋柔性復合管油氣運輸系統的重要組成部分,是柔性復合管道的終端,用于與其他管線或設備的終端連接。柔性管管接頭的形式分為扣壓式和可拆卸式,扣壓式接頭具有體積小、1456214868185399.png重量輕,使用可靠、生產效率高和成本低的特點,又因柔性管無需經常裝卸,在工程中得到了廣泛的應用。扣壓式1扣壓式接頭扣壓式接頭通常由外套管和內芯管組成,在各自工作表面設計有鋸齒形或波浪形特征,以增強接頭與柔性管的連接質量,防止拔脫,扣壓式接頭是由扣壓操作實現與柔性管的可靠連接,在工程實踐中,有直接徑向扣壓和軸向運動的縮徑扣壓。前者通過分瓣扣壓模具的徑向運動實現扣壓操作,根據接頭與扣壓模具的長度,可分段扣壓;后者則通過錐形模具的軸向運動實現接頭的縮徑扣壓,箭頭為模具運動方向,也可以反方向運動。柔性管的內芯管和外保護層材料均為HDPE,增強層由鋼帶鎧裝,忽略其纏繞特征并簡化模擬。根據管接頭和柔性管的結構特征,分析簡化為軸對稱模型,有利于降低計算成本,提高設計效率,有限元分析模型如圖7所示。運用有限元軟件ABAQUS對接頭扣壓過程進行仿真分析,采用殼單元進行計算。分瓣模具運用有限元技術對其扣壓過程進行仿真分析,研究不同扣壓方式對接頭扣壓質量的影響。管接頭扣壓過程的仿真分析以下以非黏結性海洋柔性管。管接頭為例研究在不同扣壓方式下接頭的變形情況和扣壓質量。所示為柔性管管接頭,考慮海洋環境和輸送介質的腐蝕性,選用耐腐蝕材料,而且扣壓過程將引起塑性變形,因此要求被扣壓部件材料具有較低的屈強比,塑性較好,接頭材241抗拉強度/MPa 586斷后伸長率/%302.1定義材料屬性及邊界載荷在扣壓過程中,接頭和柔性管會產生不可逆的塑性變形,為了真實反映接頭的扣壓過程,將定義材料的應力應變曲線。在管接頭末端施加固定約束,對扣壓模具施加位移載荷,驅動扣壓模具實現扣壓操作,扣壓量為1.8mm。直接徑向扣壓分析假設扣壓模具長度遠大于接頭長度。

相關標簽:管接頭廠家,液壓件廠家,法蘭廠家

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