第36卷第3期2023年6月Vol.36No.3Jun.2023四川轻化工大学学报（自然科学版）JournalofSichuanUniversityofScience&Engineering(NaturalScienceEdition)FRP加固X80钢输油气管道抗外压屈曲性能研究邓淞文1，盛鹰1,2，贾彬1,2，李乃贤1，张豫3（1.西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳621000；2.工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室，四川绵阳621000；3.四川德源管道科技股份有限公司，成都610041）摘要：为研究X80钢输油气管道在外压作用下裸管与纤维增强复合材料(FiberReinforcedPolymer，FRP)加固管道的抗外压屈曲力学性能，首先，根据测定的X80管道参数，建立裸管有限元模型，依据该模型计算了外压下管道屈曲失效的临界载荷，并根据Yamaki公式验证了有限元模型的正确性；然后，开展了裸管与FRP加固管道在不同影响因素下外压屈曲的有限元分析，总结了外压屈曲临界载荷的影响规律。结果表明：裸管的径厚比越大、管长越长，管道的外压屈曲临界载荷就越小。对于FRP加固管道，高弹性模量的纤维材料能够提升管道外压屈曲临界载荷；纤维材料缠绕厚度需大于敏感值时才能起到加固效果，随着缠绕厚度的增加，加固效果越好；而纤维材料缠绕的角度对管道的外压屈曲临界载荷影响并不明显。关键词：X80钢管道；管道加固；纤维增强复合材料(FRP)；外压屈曲临界载荷；有限元分析中图分类号：O341文献标识码：A引言X80高钢级压力管道是油气运输系统中的重要组成部分。其中，穿越海底与穿越逆断层的埋地管道，常常会受到海水与土壤的外压和腐蚀联合作用。当外压达到管道的屈曲临界载荷时，会出现局部失稳、屈曲传播现象，导致重大安全事故发生[1-4]。为保证管道安全稳定运行，有必要明确外压作用下管道的屈曲失效行为，以及加固措施对外压屈曲临界载荷的影响规律。目前，传统的管道加固措施通常采用夹具、环氧套筒等方式，而纤维增强复合材料（FiberReinforcedPolymer，FRP）因其具有强度高、质量小、可设计性强、防腐蚀等优点[5-11]，在管道加固领域也得到了关注。比如，张婷[12]研究了使用碳纤维增强复合材料（CarbonFiberReinforcedPolymer，CFRP）加固受弯曲与内压联合作用下管道临界弯矩与弯曲应变的预增强效果。杨怀宇[13]利用CFRP加固含缺陷的钢制管道，发现加固后增大了管道的极限强度。王凯一[14]分析了玻璃纤维复合材料对输油气管道的表面环向裂纹的补强效果。贾彬等[15]建立了FRP-钢界面压力与管道承受极限内压的理论计算公式。唐晓渭[16]确定了C...
