由于天然气易燃、易扩散的特性,天然气集输系统管道一旦发生泄漏或断裂,容易引发爆炸等灾难性事故。国内外天然气管道事故中有许多是由弯管失效引起的,弯管质量的好坏与承载能力的高低将直接影响到管道系统的安全,弯管的研究离不开其两侧对弯管受力变形有影响的直管。弯管及其两侧对弯管受力变形有影响的直管统称为弯管段,因此开展天然气集输系统埋地弯管段安全性的研究,有着重要意义。本文从弹性抗弯铰法与有限元模拟两方面对天然气集输系统中埋地弯管段进行受力分析、变形分析、稳定性分析,从强度、刚度、稳定性三方面研究弯管段的影响因素、应力规律,并以普光气田为例,进行了高风险弯管段的预测。埋地弯管段的影响因素研究结果表明:强度方面,转角在5°~30°的弯管处于高应力区;刚度方面,转角在10°~30°之间的弯管,径向水平位移都处于较大值,容易发生卡阻。基于弯管壁厚的环向与轴向不均匀性,本文提出了一种新的弯管建模方法,解决了弯管模型壁厚不连续引起的附加边缘应力问题。建立了内压与弯矩联合作用下壁厚不均匀弯管的有限元模型,运用应力分离技术,从更深层次分析了壁厚不均匀弯管薄膜应力与弯曲应力的分布特征。为了模拟管土相互作用,建立了埋地弯管的非线性接触模型。以普光气田为例,对L360钢材进行力学性能测试。在运行状况下,从强度、刚度、稳定性三方面对所有弯管段进行了安全校核,在现行操作条件下,确定了普光气田整体弯管段的壁厚安全裕量为11%。分析得到了不同内压、温差、壁厚减薄量时普光气田弯管段的失效比例。依据失效条件反向分析确定普光气田弯管段的风险等级,综合分析各管段的强度、刚度、稳定性风险等级可知,普光气田高风险弯管段分布在6段管道上,包含4段Φ508管道、2段Φ406管道。高风险弯管段的转角介于10°~25°之间,在加强对这些弯管段的监测与巡查的同时,可以通过一定措施降低风险,具体包括增加弯管壁厚、增大弯管曲率半径、地面上方增加覆土等。