مقدمة
توفر القيادة الاهتزازية طريقة تركيب مهمة لأكوام الأنابيب الفولاذية وهي أسرع وأكثر أمانًا من القيادة بالمطرقة التقليدية. لكن, يتعرض لتفاعل ديناميكي معقد مع بنية التربة أثناء الإدخال التذبذبي, تكون أكوام الأنابيب عرضة لفشل التواء عدم الاستقرار الذي يمكن أن يمنع الوصول إلى العمق النهائي. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم سلوك الإنبعاج عددياً باستخدام تحليل العناصر المحدودة مع نماذج التربة المعايرة, مما يمهد الطريق لتحسين التوجيه بشأن أبعاد الوبر, ملاءمة ظروف التربة, وضوابط القيادة.
آليات التواء
توجد العديد من أوضاع الإبزيم المحتملة أثناء التركيب الاهتزازي اعتمادًا على خصائص التربة ومعلمات القيادة. يتضمن الإبزيم العالمي تشوهًا جانبيًا على طول الطول المدمج بالكامل, مدفوعة بمقاومة التربة التي تتجاوز قدرة الانبعاج الحرجة. يؤدي التواء الموضعي إلى التواء داخلي لجدار الوبر عند أعماق تركيز الإجهاد. معادلات التصميم التجريبي الحالية لا تأخذ في الاعتبار الآليات العابرة بما في ذلك:
- آثار القصور الذاتي من ترددات الإثارة التذبذبية
- اختلافات مقاومة التربة المعتمدة على معدل الإجهاد
- التحميل والتفريغ الجانبي الدوري للتربة
نهج النمذجة العددية
لتوضيح هذه التفاعلات المعقدة, تم تطوير نموذج العناصر المحدودة الديناميكية باستخدام ABAQUS. تضمنت هندسة الوبر الفولاذي قطر 600 مم, 20عنصر أنبوب طويل م تم تصميمه باستخدام عناصر الصدفة. امتد حجم التربة المحيطة بشكل جانبي بمقدار 20 مترًا وحتى عمق 30 مترًا, متشابكة مع عناصر صلبة ثلاثية الأبعاد ذات 8 عقد. تمثل عناصر الواجهة على طول حدود التربة الخوازيق التحميل الاحتكاكي الديناميكي. تم تحديد الظروف الجيولوجية الأولية لطبقة الطين بسمك 10 أمتار باستخدام معلمات التربة من الاختبارات ثلاثية المحاور. تم تضمين سدادة تربة أسطوانية داخل الكومة التي تمثل التربة المعاد تشكيلها. تم تقييم سلوك التواء باستخدام حلول ديناميكية ضمنية حيث تم إدخال الكومة تحت إثارات اهتزازية محددة مسبقًا تتوافق مع الأنظمة البحرية.
أمثلة البيانات
تم تضمين مجموعات البيانات سبيل المثال:
- سجل التجارب الميدانية للتثبيت لمقاومة الوبر, سكتة دماغية, معدل الإدراج مقابل العمق
- أبعاد كومة, خصائص المواد, نتائج اختبار التربة في موقع التجربة
- تُظهر الأكوام المحفورة أوضاع الانبعاج وظروف التربة التي تؤدي إلى الفشل
- أجهزة قياس ضغط التربة في قاع البئر, التسارع أثناء القيادة
- فحص ما بعد القيادة باستخدام تقنيات مثل التنميط بالليزر ثلاثي الأبعاد لالتقاط الأشكال الهندسية
تهدف مقارنة المراقبة الميدانية بمخرجات النماذج العددية إلى التحقق من صحة قدرات المحاكاة ومعايرة تعريفات سلوك التربة.
نتائج المثال
يوضح الشكل محاكاة لكومة خط أنابيب مدفوعة من خلال طين مثقل بالأحمال إلى طبقة رملية محملة باستخدام خصائص التربة المقاسة. 1. حدث التواء عالمي عند 12 مترًا بسبب زيادة المقاومة الحادة. بدأ التقويس المحلي أولاً على عمق حوالي 4 أمتار حيث بلغت الضغوط ذروتها في الانتفاخ المرتبط بكومة الحقل المحفورة في الموقع. تطورت ضغوط التربة الديناميكية على طول الكومة خلال كل دورة بما يتوافق مع بيانات المستشعر الميداني.
شكل 1. تظهر نتائج التواء (a) شكل كومة, (ب) ضغوط التربة
في دورة عمق 4 م
المقارنات والتحقق من الصحة
وشملت عمليات التحقق من صحة المفاتيح:
- تتطابق أعماق التواء في حدود 0.5 متر بين الأكوام النموذجية والمحفورة
- تم الاتفاق على ضغوط التربة الميدانية والنموذجية في حدود 15 كيلو باسكال على العمق
- كانت اتجاهات المقاومة الديناميكية عبر الدورات متسقة بين التجارب الميدانية والنماذج
ثم استكشفت دراسات الحساسية اعتماد سلوك الانبعاج على معلمات التثبيت مثل حجم الضربة/التردد وكذلك على نوع التربة. تم تقييم القيادة المُحسّنة لمنع فشل الالتواء في ظل ظروف محدودة.
الاستنتاجات
أثبتت النمذجة العددية قدرتها على التقاط ظواهر الانبعاج الديناميكي في أكوام الأنابيب الفولاذية التي تخضع للتركيب الاهتزازي. تم الكشف عن تأثيرات التفاعل بين التربة والبنية من خلال المقارنة المباشرة مع بيانات الرصد الميداني. مع مزيد من الصقل, يمكن للنهج المعتمد تحسين أبعاد الوبر, تقييم مدى ملاءمة التثبيت, وتطوير ضوابط القيادة الديناميكية – تمكين أكثر أمانا, قيادة اهتزازية أكثر كفاءة لأساسات الخوازيق.
كان استخدام أكوام الأنابيب في بناء الأساس خيارا شائعا لسنوات عديدة. تستخدم أكوام الأنابيب لنقل حمولة الهيكل إلى أعمق, طبقة أكثر استقرارا من التربة أو الصخور.
فوائد دعامات الأنابيب يوفر استخدام دعامات الأنابيب في البناء العديد من المزايا الملحوظة: القوة والقدرة على التحمل: تشتهر دعامات الأنابيب بنسبة القوة العالية إلى الوزن. تقوم الأنابيب المترابطة بتوزيع الأحمال بالتساوي, مما أدى إلى هيكل قوي وموثوق. وهذا يسمح ببناء مسافات كبيرة دون الحاجة إلى أعمدة أو كمرات دعم زائدة.
يعتمد معيار الأنابيب غير الملحومة لنقل السوائل على البلد أو المنطقة التي تتواجد فيها, وكذلك التطبيق المحدد. لكن, بعض المعايير الدولية المستخدمة على نطاق واسع للأنابيب غير الملحومة لنقل السوائل هي: أستم A106: هذه هي المواصفة القياسية لأنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة للخدمة في درجات الحرارة العالية في الولايات المتحدة. ويستخدم عادة في محطات الطاقة, المصافي, والتطبيقات الصناعية الأخرى حيث توجد درجات حرارة وضغوط عالية. ويغطي الأنابيب في الدرجات أ, ب, و ج, مع خصائص ميكانيكية مختلفة اعتمادا على الصف. API 5L: هذه هي المواصفات القياسية لأنابيب الخطوط المستخدمة في صناعة النفط والغاز. ويغطي الأنابيب الفولاذية الملحومة وغير الملحومة لأنظمة نقل خطوط الأنابيب, بما في ذلك أنابيب لنقل الغاز, الماء, والنفط. تتوفر أنابيب API 5L بدرجات مختلفة, مثل X42, X52, X60, وX65, اعتمادا على خصائص المواد ومتطلبات التطبيق. أستم A53: هذه هي المواصفة القياسية للأنابيب الفولاذية المجلفنة السوداء والملحومة بالغمس الساخن المستخدمة في مختلف الصناعات., بما في ذلك تطبيقات نقل السوائل. ويغطي الأنابيب في درجتين, أ و ب, مع خصائص ميكانيكية مختلفة والاستخدامات المقصودة. من 2448 / في 10216: هذه هي المعايير الأوروبية للأنابيب الفولاذية غير الملحومة المستخدمة في تطبيقات نقل السوائل, بما في ذلك الماء, غاز, والسوائل الأخرى. اقرأ أكثر
تم تصميم الأنابيب غير الملحومة الناقلة للسوائل لمقاومة أنواع مختلفة من التآكل اعتمادًا على المادة المستخدمة والتطبيق المحدد. تشمل بعض أنواع التآكل الأكثر شيوعًا والتي تم تصميم هذه الأنابيب لمقاومتها: التآكل الموحد: هذا هو النوع الأكثر شيوعا من التآكل, حيث يتآكل كامل سطح الأنبوب بشكل موحد. لمقاومة هذا النوع من التآكل, غالبًا ما تكون الأنابيب مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل, مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو المبطنة بطبقات واقية. التآكل الجلفاني: يحدث هذا عندما يكون معدنان مختلفان على اتصال مع بعضهما البعض في وجود المنحل بالكهرباء, مما يؤدي إلى تآكل المعدن الأكثر نشاطا. لمنع التآكل كلفاني, يمكن تصنيع الأنابيب من معادن مماثلة, أو يمكن عزلها عن بعضها البعض باستخدام المواد العازلة أو الطلاءات. تأليب التآكل: الحفر هو شكل موضعي من التآكل يحدث عندما تصبح المناطق الصغيرة على سطح الأنبوب أكثر عرضة للهجوم, مما يؤدي إلى تكوين حفر صغيرة. يمكن منع هذا النوع من التآكل باستخدام مواد ذات مقاومة عالية للتنقر, مثل سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ مع إضافة الموليبدينوم, أو عن طريق تطبيق الطلاءات الواقية. تآكل الشقوق: يحدث تآكل الشقوق في المساحات الضيقة أو الفجوات بين سطحين, هذه اقرأ أكثر
شاشات سلكية إسفين, تُعرف أيضًا باسم شاشات الأسلاك الشخصية, تُستخدم بشكل شائع في مختلف الصناعات لقدراتها الفائقة على الفحص. وهي مصنوعة من سلك على شكل مثلث,
2 7/8في J55 K55، تعتبر أنابيب غلاف الآبار المثقبة واحدة من المنتجات الأساسية للصلب, يمكن استخدامها للمياه, زيت, حقول حفر آبار الغاز. يمكن توفير السماكة من 5.51 إلى 11.18 ملم بناءً على عمق بئر العميل والخواص الميكانيكية المطلوبة. عادة يتم تزويدهم بوصلة خيطية, مثل نيو أو الاتحاد الأوروبي, والتي سيكون من الأسهل تثبيتها في الموقع. يتوفر طول أنابيب الغلاف المثقبة من 3 إلى 12 مترًا لارتفاعات منصات الحفر المختلفة للعميل. يتم أيضًا تخصيص قطر الثقب والمنطقة المفتوحة على السطح. قطر الثقب الشائع هو 9 ملم, 12مم, 15مم, 16مم, 19مم, إلخ.
