[发明专利]一种钢带增强复合柔性管截面设计方法

说明书

本发明公开了一种钢带增强复合柔性管截面设计方法。本发明通过研究一种钢带增强复合柔性管的截面设计方法，对钢带增强复合柔性管在内压、拉伸、弯曲和外压下的极限状态方程进行开发，形成钢带增强复合柔性管截面设计的关键技术指标和应用相关配套技术。本发明可以指导设计钢带增强复合柔性管，为该类产品的开发与应用奠定基础。

技术领域

本发明涉及一种钢带增强复合柔性管截面设计方法。

背景技术

管道作为一种运输工具，在水运、公路、铁路、航空业中都有十分重要的应用。传统的管道一般都为全钢质，这种管道易于制造，曾被广泛使用。但全钢质管道存在如下问题：

1)耐腐蚀能力差，必须辅以外防腐层保护及阴极保护等技术措施；

2)内壁较粗糙，沿程摩阻大，耗能高；

3)大口径、高压力管道，管壁厚，制板、卷管难度大，质量缺陷率高；

4)管道自重大，重型设备使用费高，占用施工场地大，土地赔偿费用高；

5)管道长期安全运营难度大、维护费用高；

因此，塑料复合管材由于其优异的自防腐性、良好的韧性及便利的连接性，近年来已经成为管材发展的热点和趋势。管道局一直关注塑料复合管材技术的进步，通过全面调研和分析，认为塑料复合柔性管是较有可能在油气长输管道大力推广的复合管材之一，主要用于海洋输水、海洋立管、石油天然气开采集输及城乡输水管网等。钢带作为常见的柔性管增强材料，具有易于生产、成本低强度高的优点。目前，需要一种钢带增强柔性复合管的设计方法，在保证生产质量的同时，提高生产效率。

发明内容

为此，本发明设计了一种钢带增强复合柔性管截面设计方法，以此解决现有生产方法程序复杂、成品率低的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种钢带增强复合柔性管截面设计方法，其步骤为：

一、根据柔性管制造要求，获得管道的几何参数与材料参数；

二、计算柔性管在内压下的力学性能；首先建立理论模型，进行应力分析与各层材料特性分析；之后，分别对各层进行应力-应变分析，结合边界条件，求出复合柔性管各层最大应力结果；

三、计算柔性管在拉伸作用下的力学性能；首先建立理论模型，计算应力-应变关系；之后，分析边界条件，求得柔性管的极限抗拉强度；

四、计算柔性管在弯曲作用时的力学性能；考虑钢带螺旋缠绕产生的影响，根据规范求得柔性管的最小弯曲半径；

五、计算柔性管在外压下的力学性能；通过各层管及加强层贡献的累积求和，可以求出柔性管能承受的最大外压；

六、计算柔性管在内压加弯曲共同作用下的力学性能；建立管道受平面弯曲的模型，加上环向荷载平衡方程，计算出柔性管的短期爆破压力；

七、比较上述计算得出的结果是否满足要求。

作为优选，所述步骤一中的材料参数可以通过理论计算或实验得到。

本发明的有益效果是：本发明通过研究一种钢带增强复合柔性管的截面设计方法，对钢带增强复合柔性管在内压、拉伸、弯曲和外压下的极限状态方程进行开发，形成钢带增强复合柔性管截面设计的关键技术指标和应用相关配套技术。本发明可以指导设计钢带增强复合柔性管，为该类产品的开发与应用奠定基础。

附图说明

图1是钢带增强复合柔性管结构图；

图2是钢带缠绕复合管结构示意图；

图3是管道截面各层示意图；

图4是管道截面图；