穿越河流管道环焊缝裂纹缺陷安全性研究

穿越河流管道容易发生裸露悬空,管道的环焊缝是薄弱环节,极易发生断裂失效。为了保障穿越河流天然气长输管道环焊缝安全性,以某穿越河流输气管道悬跨段为研究对象,分析悬跨段管道所受复杂应力情况,建立管道局部悬跨段及管土相互作用的简化力学模型;基于非线性有限元法,创新性地使用连接器建立管土非线性耦合单元,建立穿越河流含裂纹缺陷管道环焊缝模型,得到悬跨管道的应力、应变等分布情况和以J积分为表征的裂纹驱动力,并结合BS 7910-2019《金属结构中缺陷可接受性评估方法指南》验证其准确性;在此基础上,考虑管道屈服强度、焊缝匹配系数、内压及土壤承载力参数,采用单因素敏感性分析法,识别各参数条件对管道J积分的影响规律,得到影响管道环焊缝裂纹起裂的关键因素。研究结果可为复杂应力作用下穿越河流管道环焊缝安全运行提供参考。