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    管道穩定性的試驗研究

    2019-04-29   來源:   點擊數:0次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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     中國鋼管信息港獲悉當年:試驗時對經線鋼管施加豎向偏心壓力Pi,對緯表1節點試件試件編號節點域/經線夾角a/煒線夾角(V(。)桿件截面/線鋼管施加水平向偏心拉力P2.豎向加載利用龍門架作反力系統,在試件頂部的經線加載梁上施加;水平加載采用油壓千斤頂在緯線加載梁之間撐頂,形成張力自平衡系統,無須反力架裝置;同時,在試件兩端的緯線加載梁上施加豎向壓力P3以形成扭矩作用。各試件所施加荷載的比例、偏心值如表2所示。由Pl、P2、P3及其偏心距,可在節點域各截面處產生拉(壓)彎、扭等內力效應。
      
      1.3測試方案在節點區域的前、后兩側面分別布置了三向應變花,編號依次為C1C6(前)C7C12(后),以分析節點區域的應力分布規律和力線傳遞表2各試件試驗荷載相對比例及偏心值試件編號注:表中荷載偏心值單位為mm,符號與坐標方向一致(e6除特點。(2)節點域與鋼管連接焊縫外30mm截面處各布置4片單向應變片。(3)在節點域前、后兩側面中央各布置了3個位移計,分別測試節點中央的X、Y、Z向位移。同時,在緯線桿件加載梁兩端各設置一個豎向位移計,以考察節點域的轉角變形性能。(4)節點域與經線鋼管連接焊縫上方30mm處的截面上布置了8個單向應變片,以反算鋼管軸力,從而檢驗加載系統的準確性。
      
      為了觀測管道兩側砂粒啟動和床面變化過程,試驗中采用片光源和反射鏡等進行砂粒流動顯示。利用攝像機記錄此過程,同時也記錄了管道的失穩過程。另外,采用壓力傳感器測量振蕩流的振幅變化,利用電壓放大器、A/D板和計算機進行數據采集。
      
      1.2砂樣制備為了使砂樣充分飽和,采用水下裝砂法制備土樣,試驗用水為蒸餾水。為了使試驗結果具有可比性,每次試驗均嚴格控制砂的密實狀態,試驗所用中砂的濕砂總質量控制在7. 30*0.03kg,細砂的濕砂總質量控制在7.75*003kg;并使試驗槽中砂面水平,模擬水平海床。
      
      試驗砂的主要參數Tab中砂細砂1.試驗管道及其約束條件為了探索管重對管道穩定性的影響規律,按照管道水下重量的無量綱參數G(=)設計試驗管道參數。其中,Gp為單位長度管道水下重量;為管道外徑;7為砂的浮容重,7=7加載速度下,對以下兩種極限邊界條件的管道失穩進行了研究:190m的模型鋁管(共29根)分別進行振蕩流加載試驗。各管道的水下重量均不相同,分別模擬不同水下重量的實際管道。試驗時,管道直接放置于水平砂床上,模擬二維平面應變狀態。試驗砂分中砂和細砂兩種,以研究不同砂樣對管道穩定性的影響,見表2.管道可水平、垂直自由運動,但滾動受限制本試驗中,設計制作了防止管道滾動的雙平行四邊形機構(如)。
      
      該機構使管道在運動過程中,只能水平和垂直平動,而不產生滾動。對D=0. 0.020m的8根重量各異的管道分別進行了試驗,試驗砂均為中砂。
      
      以上37次試驗的管道參數見表2.表2試驗管道參數注:x管道自由,細砂;管道防滾,中砂;其余:管道自由,中砂,需要說明的是,由于實際管道本身的抗扭剛度不可能無限大,并受到立管和壓塊等約束,其失穩時的運動狀態不可能為完全的平移,也不可能為兩端完全自由的滾動。到底哪種情況更符合實際,要視管道鋪設長度、壓塊等約束設施之間的距離以及其余約束力的情況而定。
      
      4加載過程為模擬迅速增長的風暴對不同水下重量的管道的穩定性影響,首先在一個加載速度下進行試驗。以上37組試驗中振蕩流幅值上升加載速度均為A0=dt=9X10-\m/s.然后又初步研究了加載速度對管道失穩的影響。
      
      2試驗結果分析2.1量綱分析量綱分析發現,對管道失穩產生影響的主要量綱一的量為/ Fr數為流體中慣性力與的比值acWn起主主要時的相以癌制參數:“數流PM長度與受力物體特征長度的比值,它控制管道兩側渦旋的產生和發展;e為流體中慣性力與粘滯力的比值。k為管道表面相對粗糙度(k=g,8為管道表面突起的平均高度)本文僅研究光滑管道,即為飽和砂的相對密度;5為表征加載歷史的無量綱量,v為流體運動粘滯系數。)(3)可知,試驗不能同時滿足Fr數準則、KC數準則和Re數準則。鑒于淺水波浪運動是重力起主要作用的流動,管道的穩定性也與其重量相關,試驗中認為Fr數是主要的條件準則數。本試驗可同時保證Fr和KC準則。對風浪下的實際海底管道而言,Fr數在00. 5范圍內變化,與本試驗的Fr相近;而KC數在020范圍內變化,本試驗過程中KC數可達到30左右,可認為接近實際管道情況。而實際Re在105左右,本試驗的Re在103左右。由于對圓柱繞流來講,當1. 0X 103  2.2試驗結果分析2.21兩種約束條件下管道穩定性的比較試驗發現,管道失穩一般經歷以下三個階段:1)管道兩側砂粒啟動,床面受到沖蝕。2)管道產生微小位移,即管道隨尾跡流左右輕微運動。對自由管道而言,管道發生輕微晃動時其底部始終與砂床接觸。
      
      中國鋼管信息港獲悉當年:鍍鋅管在進行清潔的時候,需要避免在水中加入清洗劑。在進行清洗的時候,很多人并不是很了解其中的道理,使用強力清潔劑來去除污漬,其實這樣是不夠科學的。鍍鋅管外面會有鍍層,清洗劑會價格低刷子與護欄的摩擦力,影響到清洗的效果。且含有著的化學物質,也是會直接導致外層脫落,會直接導致鍍鋅管的使用壽命減少,降低安全的作用。
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