详谈超高分子量聚乙烯管道外压问题与国内外技术分析

由于超高分子量聚乙烯管道复合管每层紧密结合无滑移，通过“partion”命令将管道分为四层(内层、外层及两复合层)。由于管道受均匀对称外压，属平面应变问题，同时为了和理论做比较，取管道长度20mm。有限元模型中内层外层和基体层单元类型为C3D8I，该单元很适用于严重扭曲现象，位移计算结果较为精确并且计算成本较小。螺旋线钢丝使用ts单元，单元类型T3D2H，采用“Embedde．mand”命令将钢丝线嵌入基体层内以保证钢丝无滑移。用耦合约束命令将模型左端面与定义的参考点耦合；同时在右端面施加对称边界约束，以实现外压作用下的正确边界条件。对于径厚比较小的复合管道，在外压作用下往往会发生椭圆形失稳变形，因此在管道一端的上下两点约束其水平位移，左右两点约束其竖向位移，以保证管道产生纯椭圆变形。模型中的材料性能与理论相同。 超高分子量聚乙烯管道PSP内外层为高密度聚乙烯，加强层为以一定角度正反错绕成型的钢丝网状骨架与由热塑性材料构成的基体紧密结合构成的复合结构。由于材质原因，PSP管在外压作用下更容易出现屈曲失稳问题。朱彦聪等?依据Donnell的扁壳理论求解PSP管在外压下的弹性屈曲荷载。Adomandi等对管中管结构在静水压力作用下的弹性屈曲进行了理论和有限元研究，在有限元模型中设定层与层的接触为 粘结无滑移，而对于有滑移的非粘结层通过两点约束来实现。他们又通过大量的有限元计算来分析复合管外压的承载能力，并在此基础上提出了适合于复合管在外压作用下的简化公式。BaiYong等基于二维环理论，并考虑剪切变形的影响，研究纤维增强管道管道初始椭圆化对外压失稳的影响。龚顺风等基于非线性环理论，研究了深水管道在外压作用下的失稳屈曲理论。 基于BaiYong等的二维壳模型，考虑超高分子量聚乙烯管道受外压时的剪切变形，并结合Halpin—Tsai模型对加强层进行简化，对管道进行外压力学性能分析，采用ABA建立有限元模型，将计算结果与理论进行分析对比。 通过试验得到压力峰值，并与理论，有限元对比，发现三者吻合良好。

探讨压力管道采用超高分量聚乙烯管道的具体原因

压力管道进行质量检控比较困难。所以只能在施工时，每条管线都要做到严格认真，按照工程需要，所有程序都要按步骤、有秩序安装，才能保证 的工程的安装质量，从而达到压力管道安装验收标准。 安装工序与影响质量因素 压力管道安装质量的优劣影响因素很多，因为安装包括许多的环节，具体分析，可以包含一下几个方面： 一、管道组件检验。管道组件检验由管子、管件、阀门的检验个部分组成，在进行压力管道安装过程中，应进行材质确定、阀门强度试验与密封试验，并进行安全阀调试。 二、管道加工。管道加工的主要工序有管子切割、弯道制作、卷管加工和管道翻边等。 三、管道焊接。是指焊缝位置、坡工加工、焊口组对、施焊等。 四、管道安装。主要内容有超高分子量聚乙烯管道预制、管道安装、阀门安装、补偿装置安装、支吊架安装。 焊缝缺陷形成原因及焊缝检查 焊接完成以后，首先要外观检测焊缝表面，焊缝表面不可以有夹渣、气孔、未熔合及裂纹等缺陷，导致超高分子量聚乙烯管道这些缺陷产生的原因是由技术不当所造成的，主要包括： (I)气孔：因电流太大或者焊接速度太快，焊条摆动不对或者焊条潮湿，表面有铁锈或者油脂等； (2)未焊透：主要是因为焊接表面有杂物，对口间隙太小、坡口开得不正确、焊接速度过快、钝边太厚，焊接电流过小等； (3)咬肉：咬肉的出现会导致焊接基本金属的厚度减小，焊件强度降低，应力集中； (4)裂缝：裂缝当中有磷、硫等杂质，或者因冷却太快或者热应力过度集中所造成的； 管道分段耐压的试验 在管道的两端进行分别安装。如果是地形起伏有着较大变化的区域，就用 点来试验压力。在吹扫时，管道 长不能大于3000米，吹扫管道和调压设施不能同时实施，采用O．1千帕为吹扫基础点，逐步的将风速提升。强度水压应当为1．5倍，当压力达到2mpa至3mpa时，必须分两次来进行升压，当压力提升至50％的压力时，在30分钟的稳压后再进行分析观察，如果没有丝毫问题，那么就可以继续升压，直到试验压力比3兆帕还要大时，则需要分三次进行升压。