二氧化碳管道意外泄漏减压过程的断裂控制研究进展

摘要

管道是二氧化碳捕集、利用和封存(carbon capture,utilization,and storage,CCUS)技术产业链中输运大量二氧化碳(CO_(2))的最优方式,但其在运行中具有意外泄漏风险。本文从实验和计算机模拟两个方面综述了国内外开展CO_(2)管道泄漏减压、断裂扩展的研究进展,分析了相态、管材、埋地条件等初始状态对裂纹扩展规律的影响。阐述了状态方程、杂质因素、理论模型对开展实验和模拟计算研究的影响。归纳了适用于建立减压波预测模型的状态方程,开展流固耦合研究的理论方法和模拟仿真软件,设计CO_(2)输运管道参考的技术文档。总结了当前CO_(2)管道泄漏减压、断裂扩展控制研究方面需深入研究的科学问题,展望了亟待开展的研究内容,包括构建多元混合物状态方程在三相点、相间线的计算模型;探究裂纹裂间处CO_(2)热物性质与裂纹断裂扩展的耦合关系;建立管道止裂准则,开发、优化CO_(2)输运管道专用止裂器。