挖掘机设备引起的管道外部干扰穿刺加载实验.doc

2、外文资料翻译译文 挖掘机设备的管道外部干扰穿刺加载实验丹尼尔· 摘要 渗透挖掘机铲斗齿的钢铁管道一系列的穿刺实验。静态穿刺4.8 -6.9毫米壁厚管道,适用各种不同的齿几何图形主要是小截面或锋利的牙齿类型使用。了不同齿方向的实验结果。结果相比之前有限元模拟和派生穿刺的关系。可用于管道风险评估的。问2005爱思唯尔有限公司保留所有权利。 关键词:管道;挖掘机;外部干扰;渗透;穿刺 1。介绍 陆上石油和天然气输送管道完整性的主要威胁之一机械干扰,特别是挖掘机或反铲挖掘设备。穿刺事件可能导致的严重后果生命损失,伤害,财产和环境破坏,管道设计师都更强调反对外部和提供足够的抗穿刺。钢铁管道提供一定程度的抗渗透;然而,为了管道设计者使用阻力作为对穿刺物理措施,我们必须能够量化这种阻力为现实的干扰事件。 先前的研究通过使用有限元数值分析方法已经调查了外部干扰问题。这涉及到造型管道穿刺有限元(FE) [1]和挖掘机载荷作用下[2]使用他的模型参数研究管道穿刺 同时数值穿刺模型与以前公布的测试结果[3 - 5],小牙截面(如渗透类型的牙齿)还没有验证实验。在这种情况下确认数值结果与一些先前建立分析方法(例如欧洲管道研究小组(EPRG)方法[6],司机的方程[4])。这些现有的关系都是半经验,主要是基于使用大牙齿尺寸结果损失对澳大利亚输气管道小直径、高强度、薄壁管道比其他地方降低壁厚线更容易从较小(渗透!15000公斤),倾向于使用更斗技巧。大型液压挖掘机由于土壤条件也可以在一些地区使用锋利的铲斗齿。 本文实验工作使用液压驱动设备对有限元结果描述和比较。进行穿刺测试(3米)短管长度使用一系列不同大小和形状的挖掘机的齿,并大小和等级进行不同的组合。这项工作的主要目的是为小获得静态穿刺负载信息维度,对应故障范围100-200 KN。巴特尔[7]和EPRG(3、5)以前公布的实验工作主要集中在大齿尺寸和相对厚壁管,范围在250–500。实验证实即渗透或老虎的牙齿配置文件)第二个实验工作的目的是研究穿刺的行为的一些基本特征。先前的研究[1、2]强调齿的方向可能会影响穿刺负载。因此,一些验证取向影响测试已经完成。单个测试 2。穿刺实验2.1。试验装置和程序穿刺测试用的万能试验机通过数字数据采集系统挠度和负载。这台机器通过偏转和使用安装在校准油压单元负载。 五个不同的挖掘机齿得到测试。从不同的风格选择齿方面典型的小型挖掘机和装载机/反铲式设备。图2不同齿的照片和表1齿细节。图3用符号描述齿向。 图4显示了试验装置。测试管部分支持在床上,以确保管道的底部提供了实际分布式支持。这确保了结果不影响。模压橡皮泥在基槽形截面,以防止沙子。使用砂床支持管、压紧带,安装和测试期间防止管的滚动。 。提供方向和定位灵活性,并使齿在水平面夹到任何位置和/或对管道的纵轴旋转任意角度。 共有四种不同管几何图形被用于测试,如表2所述。测试管部分包含一系列的管道直径、壁厚和材料等级,典型的澳大利亚的输电线路。三米长的API-5L部分管道在所有情况下使用。确定材料特性每批后续管测试在测试过程中管部分没有提供轴向约束,测试样品的长度(O10直径)应足以防止轴向拉结束和过度成椭圆形的部分。这种假设通过有限元建模开始前的测试被证实。后来的一些使用2米长短管(这里没有报告)测试被证明是不可靠的,整个长度塑性变形。 在测试期间管道样本常压。先前的实验(4、5)和数值工作[2]表明,内部压力几乎没有影响穿刺负载,尽管它影响穿刺的偏转2.2。实验结果 实验结果。5和6试验装置和一个典型的应得的穿刺的照片。准静态加载下的大部分穿刺检查(加载测试之间的不同,内存速度一般是0.06 - -0.18毫米/秒)。需要进一步扩现有孔三个测试测量负载也进行了(击穿现象的测试)。 最初对渗透齿的测试评估测试过程的可重复性(测试G和J)。可重复性非常好,测试结果匹配的破坏载荷的0.4%和% 。 测试F被用来评估由于纵缝焊穿刺的敏感性负载。由于焊缝的存在穿刺负荷大幅下降。负载似乎与当地的壁厚成正比,这表明在变薄焊缝区域相对穿刺负载材料特性的变化更重要。测试F是直接在进行缝焊;在所有其他测试是确保测试发生远离焊接区域。 测试B,和D认为α角的影响(齿的取向对纵向轴线3)。以前的工作表明,α角穿刺负载影响不大[2]。这些实验结果支持这一观点,利用齿和管道几何图形组合的穿刺测试为穿刺负载模型提供验证数据。测试,还包括不同β角度(即联系管道中心线的偏移)。 三个击穿现象测试(C2、B2和H2)进行为了扩大现有的穿刺孔验证是否额外的负载是必要的。这旨在提供一在一个干扰事件和由此产生的孔的大小之间作用力的关系。在所有的测试,扩展现有孔的负载保持相对稳定在70kN左右低于最初的穿刺负载。这些结果表明,挖掘机楔形状的齿不太可能提供