埋地输氢管道在走滑断层作用下的失效分析

刘自亮，熊思江，郑津洋,4，张银广，花争立，顾超华

(1.浙江大学 化工机械研究所，杭州 310027；2.高压过程装备与安全教育部工程研究中心，杭州 310027；3.国家电投集团 氢能科技发展有限公司，北京 102209；4.流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州 310027)

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氢能具有来源多样、洁净环保的突出优点，是21世纪新能源结构中的重要组成部分。许多国家均把发展氢能作为重要的能源战略[1]。氢的输送是氢能利用的重要环节，按照氢在输运时状态的不同，可分为气态输氢、液态输氢和固态输氢，其中，高压气态输氢是现阶段较为成熟的氢能输运方式[2]。根据氢的输送距离、用氢要求以及用户分布情况，高压氢气可通过输氢管道和长管拖车进行输送，对于输送量大且距离较远的场合，利用管道输送是较为高效的方式[3-4]。截至2017年，世界范围内输氢管道建设量约为6 000 km[5]，其中我国输氢管道总里程约400 km，据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》[6]预计，到2030年，我国氢气长输管道将达到3 000 km。

输氢管道铺设范围广，输送距离长，建设过程中不可避免地穿越断层、滑坡等地质灾害区域，在地震等外力作用下易引发管体大变形直至失效。鉴于目前输氢管道建设较少，世界范围内已有学者针对断层运动下的埋地输气管道安全性开展了研究。Liu等[7]模拟研究了X80管线钢在反断层运动下的屈曲失效特征，对比研究了局部屈曲和梁氏屈曲两种失效的发生机理，并讨论了断层位移量、管道壁厚、埋地深度和土壤条件对管道屈曲失效的影响；……