中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 梁振庭浙江大学 2008年硕士导师: 金伟良;龚顺风共94页

摘要 : 海底管道是深水油气开发建设工程的重要组成部分，对海上油气田的开发、生产和外输起着关键性的作用。受到深水恶劣海洋环境的影响，海底管道铺设具有不可预见的风险性，尤其当海底管道受到弯曲、轴向拉力以及静水压力的组合作用下，其临界屈曲的危险... 展开海底管道是深水油气开发建设工程的重要组成部分，对海上油气田的开发、生产和外输起着关键性的作用。受到深水恶劣海洋环境的影响，海底管道铺设具有不可预见的风险性，尤其当海底管道受到弯曲、轴向拉力以及静水压力的组合作用下，其临界屈曲的危险性更突出。因此，开展深水海底管道铺设过程中的受力性能研究显得尤为重要。深水海底管道铺设有三种方法：S型铺管法、J型铺管法和卷管式铺管法，本文在系统地分析和总结国内外这三种铺管法现状和发展趋势的基础上，对海底管道在深水铺设施工过程中受到弯曲作用及弯曲和静水压力组合作用的承载能力、管道椭圆化屈曲变形及屈曲传递等一系列问题进行了较为深入的研究，并结合3000m水深海底管道铺设所面对的工程实际问题，提出了一些管道施工工艺和技术建议，做到了理论研究与工程实践紧密相结合从而达到相互促进的目的，这既为深水海底管道的铺设技术提供了理论依据和重要的参考价值，同时也为海洋油气资源的安全开发提供可靠的保证。本文的主要研究成果概述为以下几个方面：(1)开发了卷管式铺管法的受力分析软件，软件的主要功能是计算管道在卷管式铺管法施工过程中遇到的纯弯、拉弯、压弯、径向压力等工况下的受力状态。该软件以材料力学的解析方法为理论基础，运用了理想弹塑性和线性强化两种本构模型进行分析，计算结果可以通过图形和文档两种形式输出。(2)以管道屈曲变形侧向对称和轴向变形均匀的假定为基础，通过应用非线性环理论的位移一应变关系、Ramberg-Osgood本构关系模型和虚功原理等关系式建立了弹塑性屈曲分析的计算方法。该计算方法可以预测管道在纯弯曲作用以及弯曲和静水压力组合作用下的受力和屈曲情况。(3)建立了一系列管道的三维有限元模型，用数值模拟的方法对管道弹塑性的弯曲问题进行了深入的分析，并对不同径厚比的管道受力情况和屈曲规律作了深入探讨。(4)对管道止屈器的分类、技术规格、性能等方面作了详细的介绍，基于大量现有实验数据的统计，对整体式止屈器的各种参数进行了敏感性分析，提出了管道止屈器的设计方法和经验公式。本文的研究工作受到“十一五”国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项课题“深水海底管道铺设技术”的资助，是子课题《深水海底管道铺设工艺设计和计算分析技术研究》(课题编号：2006AA09A105-1)的重要组成部分。收起

关键词 : 深水海底管道铺设受力

2. X80管道环焊缝缺陷的钢质环氧套筒修复补强研究

[学位论文] 蔡梓建西南科技大学 2022年硕士导师: 贾彬;李彪共77页

摘要 : X80管道在铺设过程中相邻两段管道间通过环焊缝进行连接，而在现场施工过程中环焊缝不可避免地存在缺陷，导致X80管道在运行过程中存在较大安全隐患。目前，针对环焊缝缺陷的修复技术主要包括换管、复合材料修复及套筒修复三大类。钢质环氧套筒修复技... 展开 X80管道在铺设过程中相邻两段管道间通过环焊缝进行连接，而在现场施工过程中环焊缝不可避免地存在缺陷，导致X80管道在运行过程中存在较大安全隐患。目前，针对环焊缝缺陷的修复技术主要包括换管、复合材料修复及套筒修复三大类。钢质环氧套筒修复技术作为一种免焊修复技术，部分学者已开始进行探索并将其运用于管道缺陷修复。本文基于试验与有限元模拟相结合的手段，对采用钢质环氧套筒修复后的含缺陷高钢级大口径管道开展内压、内压与弯矩联合荷载作用下的修复效果及影响因素的研究。（1）完成钢质环氧套筒修复含环焊缝缺陷的X80管道的内压、内压与弯矩联合荷载作用下的承载力试验，获得管道破坏形态及极限承载力。本文最终获得了内压、内压与弯矩联合荷载作用下，使用钢质环氧套筒修复后，管道修复区表面轴向应力值平均降低分别为54.8%、33.6%；试验结果表明钢质环氧套筒具有良好的修复效果。（2）通过对比基于试验管道参数建立的ANSYS有限元模型，给出了试验运用的系列有限元建模技术，系统分析了在内压与弯矩联合荷载作用下钢质环氧套筒修复含环焊缝缺陷的X80管道的整体及修复区域内管道应力变化状态。同时本文建立与试验管道及缺陷尺寸完全相同的未修复管道有限元模型，分析管道修复前后的应力状态，并从应力的角度对修复效果进行分析。（3）系统分析了管道径厚比、钢质环氧套筒长度与厚度及环氧树脂胶层厚度对修复效果的影响，给出工程运用管道径厚比35-95、套筒厚度12-32mm、套筒长度1050-2050mm、胶层厚度10-30mm下的有限元模拟分析结果。最终对环氧树脂胶层厚度、钢质环氧套筒长度与厚度进行多参数优化分析，给出工程运用不同管道径厚比下最优修复效果的各参数组合方式。收起

关键词 : 管道铺设环焊缝缺陷修复钢质环氧套筒

3. 深水管道轴向对准工具控制系统的研究

[学位论文] 董金波哈尔滨工程大学 2009年硕士导师: 王立权共81页

摘要 : 随着世界石油资源的日渐衰竭，海洋逐渐成为全球石油勘探的重点目标。从浅海走向深海是海洋油气开发的总趋势。由于我国深海油气勘探的关键技术和设备都比较落后，深海油气开发仍处于初级阶段。论文主要内容来源于国家863课题“深水海底管道铺设技术”... 展开

关键词 : 深水管道轴向对准工具 PLC控制系统管道铺设

4. 跨线铺管机横梁调平系统模糊PID控制研究

[学位论文] 曹艳玉燕山大学 2013年硕士导师: 高英杰共77页

摘要 : 铺管机是管道铺设作业过程中不可或缺的重要设备，尤其是随着国内外的管道业迅速发展，对铺管机的需要日益增加，同时铺管机的作业环境也是越来越复杂而且危险。而现有的铺管机因配重大，导致机体的自重较大；在铺管作业时，现有铺管机因工作路况和人... 展开铺管机是管道铺设作业过程中不可或缺的重要设备，尤其是随着国内外的管道业迅速发展，对铺管机的需要日益增加，同时铺管机的作业环境也是越来越复杂而且危险。而现有的铺管机因配重大，导致机体的自重较大；在铺管作业时，现有铺管机因工作路况和人员操作不当，导致重心失衡，出现整车倾翻。由于目前铺管机有以上的缺点，新型的铺管机的出现势必成为趋势。针对目前铺管机的缺点，设计了一款新型的铺管机——跨线铺管机。跨线铺管机自重小；自身具有横梁调平系统，重心平稳，可以适应在爬坡能力允许下的任何坡度，而不发生倾翻；跨线铺管机还具有良好的转向性能和通过性能。但跨线铺管机爬坡时可能会出现倾翻问题，因此对跨线铺管机横梁调平系统的设计研究是非常重要的。本课题对跨线铺管机整机设计及其横梁调平系统设计研究。首先提出跨线铺管机的概念，根据设计理念对跨线铺管机整机设计；依据ANSYS Workbench有限元分析软件对其主要结构件做了有限元分析；根据履带式车辆的行走系统理论知识，对跨线铺管机的行走系统做了详细的分析。其次对跨线铺管机横梁调平结构的设计分析；针对工作路况分析了调平液压缸位移跟坡度关系，运用Pro/e5.0机构运动学分析验证了理论分析；建立了比例阀控非对称液压缸的数学模型，计算了传递函数。最后对跨线铺管机调平液压缸同步控制系统建立模糊PID控制仿真模型进行仿真，观察整个系统的响应特性和稳态性能；分析了调平液压缸跟随性、同步性和同步精度；通过仿真验证了跨线铺管机能够在规划的坡度的上完成调平动作，调平时间可以再优化；并且与常规PID控制系统的仿真结果进行了比对，模糊PID控制要优于常规PID控制。收起

关键词 : 管道铺设跨线铺管机横梁调平系统模糊PID控制

5. 果园管道自动顺序喷雾装置的设计及试验

[学位论文] 李民宇华南农业大学 2019年硕士导师: 宋淑然;邹建华共86页

摘要 : 我国南方果园的果树多采用低矮密集型种植模式，由于移动式喷雾机很难进入果园，许多果园已经开始引入管道喷雾技术，但在喷雾时仍需大量果农使用喷枪进行喷雾作业。管道式喷雾为果园的自动化喷雾提供了新的思路，目前的管道自动顺序喷雾技术提高了喷... 展开我国南方果园的果树多采用低矮密集型种植模式，由于移动式喷雾机很难进入果园，许多果园已经开始引入管道喷雾技术，但在喷雾时仍需大量果农使用喷枪进行喷雾作业。管道式喷雾为果园的自动化喷雾提供了新的思路，目前的管道自动顺序喷雾技术提高了喷雾质量，降低了喷雾施药人员的劳动强度。本文针对我国南方喷雾劳动强度高、人工成本高和密植果园喷雾困难的问题，设计了果园管道自动顺序喷雾架并进行了喷雾试验，研究的主要内容及结论：（1）使用粒子动态分析仪（PDA）对果园常用喷头的四个性能指标（雾滴参数、流量、雾锥角、雾滴粒径）进行测量和评价，研究喷雾压力对性能指标的影响，分析性能指标随喷雾压力变化的规律，为喷头选型和优化喷雾效果提供依据。喷雾压力为0.6~1.1MPa时，四种喷头雾滴类型较一致，雾滴主要以细雾滴的形式存在。（2）设计了四种喷头布置方式，基于喷头雾滴范围既能覆盖果树树冠且不能喷在树冠外边的原则，对喷头布置方式的雾滴覆盖范围进行理论计算，并完成管道自动顺序喷雾架的搭建和管道铺设。（3）为了对管道自动顺序喷雾架的喷雾效果作出评价，进行了药液附着率查定试验和药液有效利用率测定试验。试验结果表明，喷头布置方式4各冠层的药液附着率均在94%以上，而其他喷头布置方式的B冠层叶片喷雾效果有待改善；药液有效利用率测定试验中，试验条件与药液附着率查定试验相同，观察每棵目标树A、B、C三冠层采样纸片的药液沉积量情况，计算出四种喷头布置方式的药液有效利用率和地面流失率。试验结果表明，喷头布置方式1~4的农药有效利用率分别是27.81%、22.45%、27.90%和37.21%，地面流失率分别为19.18%、18.55%、26.77%和25.80%。因此，在实际应用中，建议在1.4MPa的工作压力和6s的喷雾时间下，使用喷头布置方式4来进行管道自动顺序喷雾作业，以获得较好的喷雾效果。收起

关键词 : 果园自动顺序喷雾喷头雾滴管道铺设喷头布置

6. 深水S型托管架设计中的力学问题研究

[学位论文] 吕伟大连理工大学 2009年硕士导师: 张文首;岳前进共61页

摘要 : 能源工作是国民经济的重经组成部分，是现代社会正常运转不可或缺的基本条件。能源的可持续供应是实现可持续发展的重要课题。随着我国国民经济的迅猛发展，对能源(特别是石油资源)的需求量日益增加。我国的南海蕴藏着丰富的石油资源，但是南海的复杂... 展开

关键词 : 托管架石油资源油气开采深水管道管道铺设

7. 非开挖水平定向钻进系统地下传感器探头的设计及钻进轨迹的研究

[学位论文] 张秀志东南大学 2007年硕士导师: 戴义保共73页

摘要 : 随着非开挖技术的迅猛发展及其在中国的兴起，水平定向钻进技术在目前城市管道铺设等方面起着越来越重要的作用，相应地对水平定向钻进中各种参数的测量也要求越来越高，本文针对水平定向跟踪导向仪中地下传感器探头进行了设计，并对水平定向钻进轨迹... 展开

关键词 : 水平定向钻进管道铺设传感器探头钻进轨迹

8. 水平定向钻进扩孔器结构设计方法及新产品设计

[学位论文] 揣东明成都理工大学 2011年硕士导师: 李山共67页

摘要 : 水平定向钻进铺管是一种发展迅速、技术先进、应用广泛的非开挖施工技术,可用于铺设或更新市政公用行业的各种管道。目前在水平定向钻进铺管中,大量的钻进时间消耗在扩孔这一关键工序。适当的扩孔器形状、尺寸对其工作过程中所受阻力、阻力矩和消耗功... 展开水平定向钻进铺管是一种发展迅速、技术先进、应用广泛的非开挖施工技术,可用于铺设或更新市政公用行业的各种管道。目前在水平定向钻进铺管中,大量的钻进时间消耗在扩孔这一关键工序。适当的扩孔器形状、尺寸对其工作过程中所受阻力、阻力矩和消耗功率的大小有重要影响,直接关系到水平定向铺管的工作效率。由于国内水平定向钻进铺管钻具系统的设计缺乏相应的设计理论和方法、产品创新程度低,市面上钻具品种单一、适应性差,这严重影响水平定向钻进铺管的效率和应用。针对上述现象对水平定向钻进铺管中的扩孔钻具进行研究: 首先,总结各种扩孔器的形状及地层的适应性,提出扩孔器结构设计理论。其次,对扩孔钻具钻进时的工作原理、结构设计的相关参数进行详细论证,提出扩孔钻具的设计思路及主要参数的取值方法。最后,按照新型扩孔器设计需要结合参数设计方法得出该型扩孔器主要的设计参数进行取值。在收集国内外大量的相关技术资料基础上,运用类比法对现有扩孔器的优缺点进行分析;运用土力学基础对土体的压缩性和切削原理进行研究;分析扩孔钻头在扩孔过程中的工作机理和受力,结合岩土钻掘基本理论、机械设计最优化理论和数学计算对扩孔器结构尺寸进行研究得到以下成果和结论: 1、设计出适应软土层的扩孔器-翼片挤压式扩孔钻头,该型扩孔钻头特点是:排粉能力强,具有导向,切削,挤密、压实钻孔壁的功能。 2、提出扩孔钻头参数取值方法①通过对保证钻杆柱安全工作的孔身极限弯强、扩孔钻具顺利通过孔身的极限弯强和保证管道安全工作的孔身极限弯强进行计算论证得出扩孔钻头的长度:②通过计算得出土层塑性圈的直径,根据土层的压缩曲线得出最优厚度,从而根据地层性质调整滚轮轴线的倾角;④通过分析切削具的切削速度和功率消耗之间的关系,得出在相同工作面的情况下翼片的最优倾角。 3、提出扩孔钻头工作中所需回拖力、扭矩以及钻机功率等参数取值的计算公式,为钻机选型提供了依据。其中,扩孔钻头工作中所需回拖力为切削具压入土体所需力和挤压土体所需力之和;所需扭矩为切削具克服土体抗剪强度所产生的扭矩和土体对滚轮的摩擦阻力产生的扭矩之和;所需功率为切削具破碎土体消耗功率和挤压土体消耗功率之和。 4、结合上海地区地层情况得出①KJ150/600型扩孔器的结构尺寸参数:扩孔器整体长1.15m,孔径从140mm扩到600mm;导向段长350mm,直径140mm;切削段长550mm,孔径从140mm扩到490mm;挤压段长250mm,挤压厚度110mm,滚轮的长轴为165mm,短轴90mm。②钻机所需的参数:拉力210KN、扭矩4.5KN.m、功率158KW,因此选用可以满足工作需要的中型钻机。通过上述研究可以为水平定向钻进扩孔钻具设计提出一套相关的设计理论和方法,以利今后设计者参考;为生产企业提供技术含量高的产品,能够提高生产效率,降低生产成本;对我国水平定向钻进铺管技术的发展具有重要的理论价值和实用价值。收起

关键词 : 非开挖技术水平定向钻进管道铺设扩孔器

9. 大口径厚壁螺旋焊管几何尺寸精确控制

[学位论文] 屈绪良西安石油大学 2009年硕士导师: 李霄;白玉民共65页

摘要 : 随着能源需求的日益增长，国内外油气管道的铺设量迅速增加。目前我国主流油气管线钢以X70、X80为主，管道用钢管以螺旋埋弧焊管为主。大口径螺旋焊管几何尺寸控制技术的水平直接影响钢管的质量、管道建设进度及安全性、企业经济效益。由于螺旋焊管在... 展开随着能源需求的日益增长，国内外油气管道的铺设量迅速增加。目前我国主流油气管线钢以X70、X80为主，管道用钢管以螺旋埋弧焊管为主。大口径螺旋焊管几何尺寸控制技术的水平直接影响钢管的质量、管道建设进度及安全性、企业经济效益。由于螺旋焊管在生产中工序多，变形过程复杂，使得螺旋焊管尺寸精度的提高变得困难，对螺旋焊管几何尺寸控制的研究资料很少，所以研究螺旋焊管的工序对几何尺寸的影响，并且在此基础上进行螺旋钢管几何尺寸的控制具有重要意义。本论文以西气东输二线螺旋焊管的生产为背景，主要研究了螺旋焊管的关键工序与几何尺寸质量的关系。 ⑴应用螺旋焊管成型三辊弯板原理，通过三辊弯板机构中的带钢弹性变形、塑性变形到屈服的过程分析，建立三辊弯板的力学模型图，得到带钢在成型器内弹塑性弯曲变形的弯矩和曲率函数，建立了三个成型辊在空间的位置关系，得到了不同规格钢管生产关键位置参数。研究表明，生产钢级X80的φ1219×18.4mm钢管，工作宽带1540，1、2号辊夹角α=15°14′，2、3号辊夹角β=21°36′，1、2号辊垂直距离=224.4mm，2、3号辊垂直距离=314.5mm，滑动座端部距固定座端部距离△=56.6mm。 ⑵应用螺旋焊管成型几何关系，得到成型角与螺旋焊管直径及螺距公差的关系，系统分析了成型过程对钢管几何尺寸的影响，优化后的φ1219×18.4mm成型角为α=65°54′。研究表明，加强成型辊位置及角度参数核查，尤其是1#、2#、3#号辊位置及角度，从开卷机到成型入口段各工位严格按递送线位置送料，采用双铣边工艺加工需要的带钢截面形状和精确的工作宽度，可以控制螺旋焊管管径、成型缝间隙稳定性，减轻或消除错边和撅嘴现象。 ⑶分析了螺旋焊管内应力的大小与材料弹性模量、半径、厚度及开口量的关系，通过控制残余应力来保证钢管几何尺寸。理论研究表明，成型时带钢变形不足会产生很大的残余应力，加大三辊弯板的变形量，利用成型阻力和阻力矩可以控制弹复量，可实现低结构应力(甚至负弹复)钢管生产，满足钢管几何尺寸控制要求。 ⑷分析了螺旋焊管焊接工艺参数对焊缝成形质量的影响及焊接缺陷产生的原因，通过采用不对称X型坡口，匹配焊接材料及焊接工艺参数，实现了钢管焊缝几何形貌的质量控制，X80钢级φ1219X18.4mm螺旋焊钢管实现了1.76m/min高速焊接，焊偏量≤3.0mm，重合量≥1.5mm，焊缝宽度15～19mm，内焊缝余高0～1.8mm，外焊缝余高0～2.5mm，焊缝表面光滑，过度圆滑，无焊缝偏流，无咬边等几何缺陷。 ⑸介绍了管端机械扩径过程扩径力和扩径行程计算方法，管端机械扩径成形特点和影响因素，研究了扩径率与管端周长、椭圆度、焊缝性能的影响，研究表明，管端周长随着扩径率的增大而增大，椭圆度变好，0.5％左右的扩径率对钢管内在质量没有影响，通过合理控制焊管段生产的管径范围，可以实现0.3％-1.0％小扩径率条件下对大口径螺旋焊管管端几何尺寸的精确控制。收起

关键词 : 油气管道管道铺设螺旋焊管焊缝成型

10. 滩海水域漂浮拖管技术研究

[学位论文] 李树嵬天津大学 2007年硕士导师: 唐友刚共54页

摘要 : 海底管道作为海洋油气集输与储运系统的一个重要组成部分，得到了广泛的应用。海底管道铺设施工的重要环节是管道运输到预定海域，拖带过程工艺技术复杂，风险大。管道运输过程遇到风、浪和流的作用，为确保运输过程管道的安全及减少运输成本，确定管... 展开

关键词 : 海底管道管道铺设施工管道运输漂浮法拖管