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面对石油管道这种庞然大物,全场应变测量如何做到?

面对石油管道这种庞然大物,全场应变测量如何做到?
2020-03-26 11:56:01 来源:壹点网

石油是工业和生活的重要原料,我们身边日常使用的无数生活用品都是石油生产出来的。除了到汽车、飞机、轮船等交通工具所使用的燃油,在我们的日常生活中也到处可见。

比如,五颜六色的塑料制品,铺路用的沥青,衣服中涤纶、腈纶、锦纶等面料,制鞋合成橡胶,部分药品,化妆品,洗发水、沐浴乳等,都用到了石油及其衍生品生产。毫不夸张地说,我们就生活在石油的包围圈里。

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但是,石油易燃易爆,且易对环境造成污染,其管路输送安全也非常关键。近年来,我国石油气管道的建设发展迅速,分布广泛,面临的风险也越来越高。各种恶劣的工况,比如断层错动、边坡失稳、湿陷性黄土塌陷、冻胀和冻土融沉等,都会使埋地管道产生较大的位移变形,影响管道的安全运行。

大型输油管道应变变形测量

传统的基于应力设计管道的方法,主要是保证外载产生的管道应力或等效应力不高于管材的允许应力,但对于诸如地震、塌陷、滑坡、海底管道铺设等位移控制载荷的管道,管道应力已超过屈服极限,基于应力设计方法不再适用,采用应变的管道设计方法更为合理。

某技术研究院拟采用新拓三维的XTDIC三维全场应变测量分析系统,通过压缩变形实验研究大型石油管受力压缩所产生的应变变形,从而达到分析石油管工程材料力学性能的目的。

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在本次实验中,先将体型庞大的石油管架置于试验机内,由压头施压,观察管道内腔表面受力变形,针对内腔表面进行打磨,喷斑,将测头和光源固定于管材内腔,如图所示:

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将管材连带测头吊置于压头下,以便于在实验机对试验管道进行复合大变形实验时,对内腔表面应变变形情况进行全过程测量。

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当试验机开始工作时,XTDIC系统同步采集,直至加载结束,并完成图片采集,通过XTDIC系统分析软件进行计算,根据计算结果可分析石油管道的位移场以及应变场数据。

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本实验通过模拟石油输送管在服役过程中的载荷情况,在实验过程中,采用新拓三维的XTDIC系统及分析软件,进行图片采集,实时计算全场位移、应变等数据,并以图表、曲线等形式输出实验结果。

本实验实现了管材试件的全场应变测量,试验数据与有限元分析结果基本一致,为输油管道的基于应变设计提供了重要的技术参数,有助于进一步提升管件的安全设计水平和管线的运行安全可靠性。

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责任编辑:kj005

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