大口径高压管道绝缘接头弹性应力分析.pdfVIP

维普资讯 ★ ★ ★ ★ ★ ★ 6 石 油 工 程 建 设 2008年6月 刘 武 ，谷雪攀 ，李 静2，童金旺 (I．西南石油大学，四川成都 610500；2．西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安 710000) 摘 要：大 口径埋地管道输送高压介质时，除受到管道 内压的影响，还受到周围土壤竖向、侧 向 土压力的作用。因此，用于连接阴极保护管段的管道绝缘接头的受力十分复杂。文章利用弹性应 力求解方法，结合边界条件 ，同时考虑绝缘接头接 口处的密封槽的应力集中情况，推导 出了管道 绝缘接头的径向、环向、剪切应力近似计算公式 ，用于绝缘接头的强度校核。实例计算表 明，推 导 出的公式简单有效 ，具有一定的实用性。 关键词 ：管道 ：绝缘接头；弹性应力 ；分析 中图分类号 ：TE973 文献标识码 ：A 文章编号：1001～2206 (2008)03—0006—04 0 引言 绝缘接头是指具有与埋地钢质管道 同样 的密 封性能、强度性能和绝缘性能要求的管道接头的 统称。它包含组合件、绝缘板、填料 、密封环、短 铸 管等 ，是绝缘法兰的换代产品。绝缘接头是用来 一 把有 阴极保护 的管段和无 阴极保护管段隔离开 的 连接装置 。一般在被保护管道 的出站 口、大型穿 介质流 =■ r2 — — — — — + 跨越 的两端 、杂散 电流影响段 以及被保护管道与 其他不应受到阴极保护 的主、支管道连接处装设 图 1 改进型绝缘接头结构及密封连接示意 ￥ ￥ ￥ ￥小 ， 绝缘接头 。这样 ，可避免在站 内管道设备的某些 口径绝缘接头中，有绝缘作用的密封垫片置于铸体 部位形成 电位差而产生火花造成爆炸事故 ，也可 中间，其两侧设计了绝缘密封圈，铸体 I与铸体 Ⅱ 避免因站 内管道设备接地过多而造成 电流消耗过 分别与勾圈焊接在一起，铸体与勾 圈间填充绝缘材 大 的问题 ，对于杂散 电流干扰地段 ，还可作为抗 料，保证管 内天然气在密封 口处不发生外泄，两部 干扰腐蚀 的措施 分铸体不发生直接的热交换 ，有利于阴极保护。 目 绝缘接头 的结构型式主要有两种 ，一是全焊 前，随着新建管道输送介质的压力增加，分析现有 接 ，二是整体挤压焊接 (绝缘接头不允许采用螺 管道绝缘接头的结构及受力状况显得更加重要 ，通 栓、法兰联结)。绝缘接头采用将绝缘和密封材料 过力学计算 ，找 出应力分布规律 ，确定其薄弱位 夹入并 固定于套筒 (组合件)内的型式 。绝缘接 置 ，以便有针对性地进行新型绝缘接头的强度和结 头组装完后 ，各 内部元件应固定在相应位置 。在 构优化设计。 土壤压力、规定的管道操作压力和厂内或现场的 1 管道绝缘接头弹性应力公式的推导 水压测试下，整个绝缘接头应保持完好 。绝缘接 将管道绝缘接头作为埋地长输管道的一部分 ． 头密封元件在接头 内部紧靠绝缘板 ，具有永久 的 因管道纵 向尺寸远大于其截面尺寸 ，按平面应变 弹性 ，且密封元件的两面直接与裸露金属表面接 问题考虑，选取管道绝缘接头危险截面进行应力分 触不会移动 ，确保接头的紧密性 。