丛书序

前言

第1章　管道失效判据

1.1　管道的应力-应变曲线

1.2　基于应力的失效判据

1.3　基于应变的失效判据

参考文献

第2章　含体积型缺陷管道的剩余强度评价

2.1　失效压力

2.2　评价标准及方法

2.2.1　ASME B31G标准

2.2.2　DNV RP-F101标准

2.2.3　PCORRC方法

2.3　有限元分析

2.3.1　有限元建模

2.3.2　计算实例

2.3.3　拟合公式

2.4　评价方法的验证

2.5　组合型缺陷的评价

参考文献

第3章　含裂纹管道的断裂评定

3.1　应力强度因子

3.2　裂纹尖端张开位移

3.3　J积分及其全塑性解

3.4　失效评定图方法

3.5　J积分计算的有限元方法

3.5.1　裂尖奇异单元

3.5.2　线弹簧单元

3.6　失效评定曲线的验证

3.7　失效评定曲线的影响因素

参考文献

第4章　基于可靠性的管道安全评价方法

4.1　极限状态与失效概率

4.2　含体积型缺陷管道的失效概率

4.2.1　极限状态方程

4.2.2　失效概率的求解方法

4.2.3　腐蚀管道失效概率的影响因素分析

4.3　分项安全系数法

4.4　腐蚀管道的剩余寿命预测

4.5　含面积型缺陷管道的失效概率

4.5.1　基于断裂判据的极限状态方程

4.5.2　Mome-Carlo模拟法

4.5.3　断裂失效概率的影响因素分析

4.6　基于失效评定图的失效概率分析

参考文献

第5章　管道的疲劳寿命预测

5.1　管道运行压力的循环计数

5.2　管道疲劳裂纹扩展速率

5.3　含裂纹管道的剩余寿命预测

5.4　管道低周疲劳寿命预测

5.4.1　Manson-Coffin公式

5.4.2　管道钢低周疲劳性能测试

5.4.3　管道的疲劳累积损伤

5.5　管材的S-N曲线

参考文献

第6章　凹陷管道的评价

6.1　凹陷形成的有限元模拟

6.2　外载与凹陷深度的关系

6.3　凹陷回弹

6.4　基于应变的凹陷评估

6.4.1　凹陷应变计算

6.4.2　凹陷轮廓曲线插值

6.4.3　凹陷的计算长度

6.5　含划伤凹陷的评估

6.6　凹陷的疲劳

参考文献

第7章　管道焊接修复结构的安全评价

7.1　管道修复结构的全尺寸实验

7.1.1　试验方法

7.1.2　爆破情况

7.1.3　应变测量

7.1.4　极限载荷

7.1.5　分析与讨论

7.2　管道修复结构的有限元分析

7.2.1　接管修复结构的计算与分析

7.2.2　补板修复结构的计算与分析

7.2.3　多接管修复结构的计算与分析

7.3　管道焊接结构的残余应力测试

参考文献

第8章　输气管道的裂纹动态扩展及止裂

8.1　管道止裂判据

8.1.1　能量判据

8.1.2　速度判据

8.2　管道止裂韧性测试

8.2.1　夏比冲击功

8.2.2　落锤吸收能量

8.2.3　裂纹尖端张开角

8.3　管道止裂设计

8.3.1　动态脆性断裂的止裂设计

8.3.2　动态延性断裂的止裂设计

8.4　富气输送管道的减压行为

8.5　CTOA作为止裂判据的研究

8.6　管道裂纹动态扩展的有限元模拟

8.6.1　气体压力模式

8.6.2　节点力释放技术

8.6.3　裂纹驱动力计算

参考文献

第9章　采空沉陷区管道的应力分析

9.1　采空沉陷及其对管道的作用

9.1.1　地表连续性移动

9.1.2　地表非连续破坏

9.2　采空沉陷预测

9.3　管一土相互作用模型

9.4　有限元分析方法

9.5　解析分析方法

9.5.1　柔性判据

9.5.2　计算方法

9.5.3　算例分析

9.6　简化评估方法

参考文献

第10章　占压管道的应力分析

10.1　占压载荷

10.1.1　管顶土压力

10.1.2　附加载荷

10.2　占压管道的截面变形

10.2.1　Spangler-Iowa方法

10.2.2　有内压埋地管道的截面变形

10.3　占压管道的有限元模型

10.3.1　土体本构模型

10.3.2　非线性接触

10.3.3　有限元模型

参考文献

第11章　冻土区管道的应力分析

11.1　管道周围冻土温度场分析

11.1.1　控制微分方程

11.1.2　相变问题的处理

11.1.3　计算模型

11.2　差异性冻胀下管道的应力分析

11.2.1　冻胀量的计算

11.2.2　蠕变量的计算

11.2.3　管土系统有限元模型

11.3　地基融沉时管道的应力分析

参考文献

第12章　地震波动下的管道随机振动分析

12.1　管道振动的基本方程及其特征解

12.1.1　轴向振动

12.1.2　横向振动

12.2　地震地面随机运动

12.2.1　地震动平稳自功率谱

12.2.2　非平稳地震随机过程

12.2.3　地震动的空间相关性

12.3　埋地管道的平稳随机振动

12.3.1　轴向振动

12.3.2　横向振动

12.4　埋地管道的非平稳随机振动

12.5　参数随机变化的振动分析

参考文献

第13章　海底管道的若千力学问题

13.1　铺管船法铺管时的应力分析

13.2　挖沟铺设时管道的应力分析

13.3　海底管道的上浮屈曲

13.4　海底管道起吊时最佳吊点位置的选择

参考文献2100433B

《管线力学》为管道失效判据、含缺陷（体积型缺陷、面积型缺陷、几何凹陷）管道和管道修复结构的剩余强度评价和剩余寿命评价、输气管道的止裂控制、灾害地质条件（采空沉陷、占压、冻土、地震波等）作用下管道的应力与应变分析以及海底管道的若干力学问题，其中包括基于可靠性的评价方法，内容涵盖了油气输送管线工程设计和安全评价中的主要力学理论与方法。

《管线力学》可供油气储运工程专业及其相关领域的技术人员、研究人员、大专院校的教师、研究生和高年级大学生参考。

1、调绘已有地下管线的现状。给水、污水、雨水、燃气 、电力、路灯、电信、有线电视、热力、工业管道等专业管线权属单位组织相关人员对本专业的地管线进行现状调绘，并编制现状调绘图和有关资料，提交领导小组办公室作为管线探测的依据。

2、在地下管线现状调绘的基础上，采用实地调查和仪器探查相结合的方法进行地下 管线探查。探查应查清各种管线的铺设状况、地理位置和埋深，同时应查明管线种类、性质、规 格、 材质、载体特征、电缆条数及附属设施等。

3、在地下管线探查的基础上进行测量，包括控制测量、管线点连测和沿线地形测量 ，并采用先进的仪器设备（GPS、全站仪等）和作业方法来保证成果的质量。

4、编绘管线图的编绘依据外业采集的数据，采用数字化成图方式进行编绘。管线图应表明 测区内所有探测的各种地下管线及附属设施和有关地面建（构）筑物与地形特征。地下管线图分为专业地下管线图、综合地下管线图、局部放大示意图和断面图。专业地下管线图及综合地下管线图的比例尺为1:500，局部放大示意图和断面图比例尺可根据需要确定。

5、检查资料检查验收的内容分为探查和测绘两大部分，施测单位检查合格并由 质量监理机构认可、形成监理报告后，由领导小组办公室组织对成果进行检查验收。检查验收依据任务 合同书、技术设计书及有关技术标准进行。

6、建立地下管线综合管理信息系统。为了对地下管线数据资料进行充分利用和有效管理，开发建立 管线综合管理信息系统，系统应具备输入、输出、检索、编辑、分析等功能。

《超高钢级管线管显微组织及力学行为研究》是中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发“重大专项”《第三代大输量天然气管道工程关键技术研究》项目的重要研究成果。内容涵盖X90/X100板材和钢管的精细显微组织结构及测试表征技术、应力应变行为、韧脆转化行为、断裂力学行为、化学成分等。作为靠前首部超高钢级油气输送用管材专著，是X90/X100管线钢开发和应用的重要技术储备，对X90/X100管线钢的规模化应用具有重要的指导意义，同时，也是对我国具有靠前靠前水平的重大理论技术创新成果的一次展示。

海底管线投产后不受水深、地形条件限制，可连续输送油气，效率高。海底管线使用技术条件与陆地上相同。由于修理困难,在设计时要考虑原油性质,并根据管线周围的气象、海况、地形、地质等资料，合理选择管线的走向、规格和结构，以确保安全使用。

海底管线的铺设方法 有三种：①海底拖曳法。管线在陆上预制后下水,沿管线布置一定数量的浮筒,使管线浮离海底，再用绞车或拖船把管线拖到铺设位置。此法适用于铺设浅海短管线及穿越狭窄水道的管线。如北海一些油田用这种方法铺设平台与平台间的管线。②漂浮法。管子先在陆地焊成许多长管串，用浮筒拖到海上铺设位置，用驳船接长后撤掉浮筒，使管线下沉到预定位置。优点是拖力小,设备简单。但受气候影响太大，而且一旦开始工作就无法中断，只能用于铺设工期短、规模小的管线。③铺管船铺设。船上设有锚泊系统、焊接站、探伤站、张紧器及托管架等设备。铺管时船按铺设线路就位并抛锚定位。预制好的管段在船上接长后从托管架上进入水中，铺管船靠锚泊系统逐步前移，焊完一段前进一段。这是目前通行的铺管方法。截至1982年止世界上约有70艘铺管船，最大铺管水深可达200m，能铺直径1120mm的管子。