关于清管器对管道冲击应力探讨

杨智麟（中海福建天然气有限责任公司,福建莆田351100）

关于清管器对管道冲击应力探讨

杨智麟
（中海福建天然气有限责任公司,福建莆田351100）

清管是油气管道的常规作业之一，也是油气管道安全高效输送的重要保证。我国西南片区的大部分油气管道都属于高差较大的地方，原先的清管模型没有考虑管道的高程起伏，所以忽略了由于清管器对管道造成的冲击载荷，本文通过建立起伏管清管器受力模型，计算了一定高程下清管器对管道的作用力，有利于更好的指导清管作业。

起伏管道；清管器；受力分析

0　引言

油气管道清管是保证管道安全高效运行的重要手段，在清管工况时对清管器的运行跟踪一直是热点研究问题，而目前国内外的经典清管器瞬态研究模型基本上是基于水平管线研究，而我国大部分油气管道都分布于丘陵、山区地形起伏较大，有必要研究清管器对管道的冲击力，保证油气管道的安全运行[1-3]。

1　模型建立

清管器的运行轨迹分为5个区域，如图1所示。

2　受力分析

如图2所示，清管器在4区做加速运动，其运动规律应满足连续性方程、动量守恒方程和能量方程。在4区和5区的弯管交接处速度达到最大，假设在4区和5区的交接处的清管器产生卡堵，则清管器的动量完全损失。

根据SY/T6383-1999《长输天然气管道作业规程》，清管器运行速度一般控制在12～18Km/h，在计算中V0取最大值18Km/h，即V0=5m/s。

清管器在倾斜管段的瞬时速度：

目前国内外在清管器对管壁的冲击研究方面几乎空白，基本依赖于一些半经验半理论的算法，本文借鉴《铁路工程设计技术手册隧道（修订版）》所推荐的方法，从理论上看为基于冲量定理，近似为落石冲击的算法，冲击的基本参数选取也参考落石冲击中推荐的参数[4]。

3　算例分析

以L290(X42)材料的管道，设计压力6MPa，管道外径406.4mm，壁厚11.1mm，选取377型号的清管球，质量40Kg，倾斜管段长125m，倾角20度为例，将上述公式编制为VB程序计算：

4　结论

油气管道清管工况是输油管道常规作业中的特殊工况之一，本文通过建立起伏管道清管模型，计算清管器在管道最低点对管壁的冲击应力，以便在油气管道结构应力分析时考虑清管的特殊工况，保证油气管道的安全运行。

[1]朱喜平.天然气长输管道清管技术[J].石油工程建设,2005,12(05):12-16.

[2]徐孝轩，宫敬，邓道明.多相流管道清管模型研究概况[J].中国海上油气（工程）,2003，15(04):21-24.

[3]李天太，方明,董悦等.输气管线清管通球运行规律及计算方法.[J].天然气工业,1997,17(02):63-65.

[4]叶四桥，陈洪凯，唐红梅.落石冲击力计算方法的比较研究[J].水文地质工程地质,2010,37(02):60-64.

杨智麟（1991—），本科，西南石油大学，研究方向:天然气管道输送。