关键词:
天然气管道
球阀
支墩优化
沉降
有限元
摘要:
压气站中天然气管线球阀遍布且具有较大自重,极易引发管道应力集中、变形过大及埋地端沉降等问题,合理布置支墩是改善应力分布和减缓管道沉降的有效措施。本文以西北湿陷性黄土地区某压气站含球阀的天然气管道为对象,构建了全尺寸有限元模型。首先,深入分析无支墩时管道的应力与变形,探究埋地端沉降根源。发现因管道中部两球阀自重较大,导致埋地端产生较大弯矩,致使管道弯管区域应力和变形显著,靠近较重球阀一侧更甚,进而引发埋地端沉降。其次,全面探讨支墩位置、数量及沉降工况对管道应力和变形的影响,明确球阀底部是修建支墩的最佳位置;综合成本考量,只在质量最大的球阀端部设一个支墩即可。基于上述研究结果制定了支墩布置优化方案并应用于工程现场。采用X射线法进行现场应力测试,应力测试值与有限元计算值误差≤20%。依据JB 4732-1995(R2005)《钢制压力容器——分析设计标准》校核管道强度,现场工艺优化方案通过验证。本文所提优化方案为改善管道应力分布、保障天然气管道安全运行提供了有效参考,有望为天然气管道工程领域发展及后续研究实践提供参考价值。