某悬索跨越输油管道应力评估研究

徐新凯; 陈文乐; 樊耀锦; 张鑫洋; 孙海军; 徐志朋; 许雷阁

doi:10.12473/CPM.202506084

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某悬索跨越输油管道应力评估研究

石油管工程 | 更新时间：2026-10-15

- 某悬索跨越输油管道应力评估研究
- Stress Assessment of a Suspension Crossover Oil Pipeline
- 石油机械 2026年54卷第9期页码：135-144
- 作者机构：
  
  1.华北水利水电大学土木与交通学院
  2.国家管网集团西南管道有限责任公司
  3.国家石油天然气管网集团有限公司湖北分公司
- 作者简介：
  
  徐新凯，生于2001年，现为在读硕士研究生，研究方向为管道检测与修复。地址：（450045）河南省郑州市。email：xuxinkai@stu.ncwu.edu.cn。
  许雷阁，副教授。email：xuleige@yeah.net。
- 基金信息：
  
  河南省科技攻关计划项目“长输油气管道应变监测与预警关键技术研究”(192102310210)
- DOI：10.12473/CPM.202506084
  中图分类号： TE973
- 收稿：2025-06-29，
  
  修回：2026-03-19，
  
  录用：2025-11-24，
  
  纸质出版：2026-09-25
- 稿件说明：
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徐新凯，陈文乐，樊耀锦，等.某悬索跨越输油管道应力评估研究［J］.石油机械，2026，54（9）：135-144.

Xu Xinkai，Chen Wenle，Fan Yaojin，et al.Stress assessment of a suspension crossover oil pipeline［J］.China Petroleum Machinery，2026，54（9）：135-144.
徐新凯，陈文乐，樊耀锦，等.某悬索跨越输油管道应力评估研究［J］.石油机械，2026，54（9）：135-144. DOI： 10.12473/CPM.202506084.

Xu Xinkai，Chen Wenle，Fan Yaojin，et al.Stress assessment of a suspension crossover oil pipeline［J］.China Petroleum Machinery，2026，54（9）：135-144. DOI： 10.12473/CPM.202506084.

摘要

悬索跨越管道易因内压、温度及外载荷复杂多变导致结构强度失效。为保障管道安全运行，对管道本体开展应力检测、有限元分析和敏感性分析，以此明确管道应力水平和分布特征，指导后续管理维护。采用无人机测绘数据重建管轴线，建立管道几何模型，引入向量式有限元和超声应力检测数据交叉验证方法，校核管道本体应力水平；模拟内外载荷下管道应力，开展敏感性分析，明确内外载荷变化对管道应力的影响。结合超声应力检测技术和数值仿真技术确定全管段应力处于安全范围内，通过敏感性分析获得了管道应力对不同载荷的敏感程度，即空悬段弯头当量对内压敏感程度最高，跨中最大当量应力对温升敏感程度最高。研究结果表明，超声应力检测结合向量式有限元可精准校核跨越段管道全管段应力，对安装检测设备困难的悬索跨越管道适用性强，应力敏感性分析可为后续管道安全运行提供数据支撑。研究结果可为管道跨越工程、隧道穿越工程等架空管道应力评估提供借鉴。

Abstract

Suspension crossover pipelines are prone to structural strength failure due to complex and variable internal pressure， temperature and external loads. To ensure the safe operation of pipelines， stress detection， finite element analysis and sensitivity analysis were conducted on the pipeline body to clarify its stress level and distribution， providing guidance for subsequent management and maintenance. UAV surveying and mapping data were used to reconstruct the pipe axis and establish a geometric model of the pipeline， and a cross-validation method of vector-form intrinsic finite element （VFIFE） and ultrasonic stress detection data was introduced to check the stress level of the pipeline body. The pipeline stress under internal and external loads was simulated， and sensitivity analysis was performed to identify the influences of internal and external load changes on the pipeline stress. The joint analysis of the ultrasonic stress detection and numerical simulation reveals that the stress of the whole pipe section is within the safe range， and the sensitivity of the pipeline stress to different loads was obtained through sensitivity analysis. The results show that ultrasonic stress detection combined with VFIFE can accurately check the stress of the whole pipe section of the pipeline and it highly applicable to suspension crossover pipelines where it is difficult to install detection equipment， and the stress sensitivity analysis can provide data support for subsequent safe operation of the pipeline. This research provides a reference for stress assessment of overhead pipelines such as pipeline crossing and tunnel crossing projects.

关键词

Keywords

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