含点蚀缺陷金属压力管道剩余强度的无缝表征模型

针对API-579标准中只能离散的评估给定的8种标准模态下含点蚀缺陷金属压力管道的剩余强度及其安全性的问题,文中提出了点蚀面积占有比的概念,分别建立了它与剩余强度因子和剩余壁厚比之间的对应关系,基于此,提出了剩余强度的无缝表征模型。该模型不仅可以表征API-579标准中给定的8种标准模态下含点蚀缺陷的管道的剩余强度,还可以表征任意给定的介于这8种点蚀标准模态下管道的剩余强度以及评价其安全性。该模型为有效预测含点蚀缺陷管道动态剩余寿命提供了可能。     

腐蚀管道剩余强度评价的基本方法

管道在长期的运行中不可避免会出现腐蚀，腐蚀缺陷的破裂是管道的主要失效形式。根据腐蚀管道的缺陷形貌将腐蚀分为均匀腐蚀、局部腐蚀和点蚀。采用双剪应力准则分析了腐蚀缺陷管道剩余强度的塑性极限承载能力，所建立的模型考虑了管道现场条件和室内爆破实验条件的差异，并提出了均匀腐蚀、局部腐蚀和点蚀管道剩余强度的分级评价方法和步骤，评价的精确性、评价所需数据资料的多少、评价人员的技能和完成评价分析的复杂性随级度的提高而增加。根据加拿大NOVA公司的爆破实验结果，可以验证该方法比美国ASME B31G和API579所推荐的方法更为接近于工程实际。     

基于腐蚀缺陷管道的剩余强度评价标准应用

针对腐蚀缺陷管道剩余强度的评价问题,研究了ASME B31G标准、Rstreng标准、DNV RPF101标准及其算法,并对腐蚀缺陷管道的剩余强度进行了评价.计算了不同评价标准对于同一腐蚀缺陷的评价结果,评价了库鄯线原油管道和独乌线成品油管道中不同长度、深度的腐蚀缺陷,对评价结果及其变化情况进行对比分析.结果表明,对于同一腐蚀缺陷,不同评价标准所得到的管道剩余强度值之间存在差异,即各评价标准的保守性不同;不同评价标准适用于不同的腐蚀长度区间,且腐蚀缺陷尺寸的变化对不同评价标准所得到的管道剩余强度的影响程度不同.     

API 579准则评价均匀腐蚀管道剩余强度

为了更加准确地评价均匀腐蚀管道的剩余强度,从而科学合理地维护管道并提高管道的利用率,研究了API 579准则评价均匀腐蚀管道剩余强度的方法.以API 579准则为理论依据,对含有均匀腐蚀缺陷管道的剩余强度进行了3个等级的评价,并且通过计算得到了在给定的均匀腐蚀缺陷下管道最大安全运行压力值,该压力值反映了含均匀腐蚀缺陷管道的承压能力.实验表明,API 579准则能够实现对含均匀腐蚀缺陷管道剩余强度的合理评价.     

应用有效面积法评价管道剩余强度实用性研究

定期开展腐蚀管道剩余强度评价工作,对指导管道维护维修、保证管道安全运行具有重要意义。有效面积法是一种重要的管道剩余强度评价方法。提出了一种适用于有效面积法的腐蚀缺陷测量方法,该方法能够对管体腐蚀形貌进行详细描述;根据有效面积法计算模型编制了计算机程序,对某管道实际腐蚀缺陷进行了计算求解。结果表明,应用有效面积法的计算结果高于ModifiedB31G评价方程的计算结果,即保守性较低。     

含体积型缺陷管道的剩余强度评价

由于管道输送介质易燃、易爆等特点,管道一旦失效,发生泄漏,输送介质将迅速扩散,遇到火源就会剧烈燃烧,甚至爆炸,其后果是灾难性的。为了防止管道意外事故的发生,采取适当的方法对含体积型缺陷管道的剩余强度作出评价。基于含体积型缺陷管道的受力情况,应用ABAQUS有限元分析软件模拟缺陷管道的力学行为,计算含体积型缺陷管道的失效压力,分析缺陷长度、缺陷深度以及缺陷宽度与失效压力的关系,得出管道允许存在的最大缺陷尺寸。依据该尺寸对含体积型缺陷管道作出继续使用、降压、修复、更换等方案选择,以此保证油气管道的输送安全。     

外腐蚀管道剩余寿命的有限元分析

预测油气管道的剩余寿命, 对避免管道泄漏事故的发生和节省维修费用具有重要意义。针对国内某成品油管道开挖点处的两个腐蚀缺陷, 基于有限元分析方法, 建立了管道椭球形缺陷的三维有限元结构模型。以管道实测缺陷尺寸为依据, 在已知腐蚀速率的情况下, 采用非线性分析技术对腐蚀管道进行了应力分析, 依据塑性极 限状态失效准则预测了管道的剩余寿命。结果表明, 两个腐蚀缺陷的剩余寿命分别为8a和1 3a, 预测结果可为管道的维护维修提供理论依据。     

核电二回路腐蚀管道的抗震时变可靠度

流动加速腐蚀(FAC)是造成核电厂二回路碳钢管道失效的主要原因之一。根据腐蚀管道剩余强度评价方法和核电厂承压管道抗震设计规范RCC-M,提出了基于应力的失效极限状态方程对二回路腐蚀缺陷管道抗震可靠度进行计算。通过不同腐蚀管道剩余强度评价方法,采用一次二阶矩(JC)法分析了二回路腐蚀管道的时变抗震可靠性指标,得到了流动加速腐蚀管道抗震可靠性随运行年限的演化规律,对核电二回路管道的评估和修复提供参考。     

在役含缺陷压力管道剩余强度评价系统的开发研究

为从安全性和经济性两方面对在役压力管道缺陷的形态作为可靠评价,在分析SAPV、R6、PD6493、B31、G、AP1579等国内外先进评价规范特点的基础上,结合我国在役压力管道的现状,研制开发了适用于含平面缺陷和／或体积缺陷在役压力管道剩余强度评价系统及软件。通过事故实例分析、在役含缺陷天然气压力管道剩余强度评价的应用以及含缺陷压力管道全尺寸试验结果对比,表明本系统的评价结论是可靠的,同类缺陷各评价等级之间的街接是合理的。     

输油管管壁轴向缺陷应力分析

长输油气管线由于腐蚀所引起的管壁缺陷，是油气管线正常运行的一大隐患。针对管壁上的轴向缺陷，用有限元法对其进行分析计算，给出了管壁轴向缺陷处的应力分布规律，并研究了缺陷长度、宽度和剩余壁厚对应力的影响。同时拟合了缺陷处应力的计算公式，为工程技术人员的设计计算，以及现场管道安全运营动态管理提供了依据。     

一种基于场指纹法的金属管道小腐蚀坑的求解方法

针对场指纹法(FSM)对小腐蚀坑检测精度偏低的问题,根据小腐蚀坑会对被测管道的电流分布产生影响的现象,提出一种细分的电阻链网络模型,利用主辅电压和细分电阻网络的特定关系来准确求解小腐蚀坑,并且分析发现不同位置、不同深度和不同直径的小腐蚀坑对主辅电压有着特定的影响,进而提出了一种利用主辅电压来准确求解小腐蚀坑的方法.该方法的本质在于引入了多个已知参量,从而可以求解出多参量的小腐蚀坑.理论分析和实验表明,提出的求解小腐蚀坑的方法能够有效提高小腐蚀坑的检测精度,发展并完善了FSM方法.     

海洋环境下X52管线钢的腐蚀行为研究

海洋环境下的油气管道（X52管线钢）极易受到腐蚀的影响。采用电化学测试技术,并通过观察腐蚀形貌的方法,分析了海洋环境下溶解氧质量浓度、pH、静水压力对X52管线钢腐蚀行为的影响。结果表明,随着环境pH的升高,X52管线钢腐蚀减缓;随着溶解氧质量浓度和静水压力的升高,X52管线钢腐蚀加剧。在不同条件下,X52管线钢的腐蚀行为受阳极活化溶解控制,并且出现局部点蚀现象。     

渤海超期服役海底管道路由调查及悬跨状态评估

海底管道是海洋油气田的生命线,然而随着服役时间的累积,越来越多的管道达到设计使用寿命,出 现超期服役隐患。采用工程物探调查设备调查了超期服役海底管道的悬跨、裸露及埋藏状况。采用海底管道评估 软件系统,对海底管道临界悬跨长度、悬跨段疲劳寿命进行了评估,以期掌握管道的服役状态,并为管道维护决策提 供支持,从而规避运行风险,提高管道运营的安全性。     

含硫油气对管道内壁的腐蚀机理及其防护措施研究

综述了国内外油气管道防腐技术的应用及研究进展,分析了含硫油气对管道内壁的腐蚀机理及特点,探讨了保护层、电化学保护以及添加缓蚀剂等工艺和材料防护措施在含硫油气管道中的应用。     

基于有限元分析的管道腐蚀缺陷生长预测模型

由于服役环境的影响,管线钢表面不可避免的会出现腐蚀缺陷,腐蚀处会产生应力集中,促进裂纹形核。基于有限元方法建立了用于预测腐蚀缺陷形貌发展的应力和电化学多物理场耦合模型。在模型中采用了变形几何和动态网格技术,用以研究X70管线钢在海泥模拟溶液中的应力腐蚀行为和腐蚀形貌随时间发展情况。结果表明,机械⁃电化学效应对应力腐蚀裂纹的形核具有重要作用;较小的腐蚀缺陷宽度使应力集中程度加大,电极电位负移,腐蚀速率增大;随着操作压力增大,腐蚀缺陷底部的管壁出现大面积的高应力集中区域,因腐蚀导致的金属损失面积增大。     

基于WebGIS的油气管道风险等级区划研究

安全管理是油气管道十分重要的管理工作之一。作为一种方法,基于WebGIS的风险等级区划能够提升安全管理水平。以ArcGIS Server作为WebGIS开发系统,SQL Server作为存储管道数据的数据库,采用ArcSDE作为GIS服务器,构建了基于WebGIS的油气管道信息管理系统;结合管道的实际情况,对Kent M W的风险评分法进行修改;引入层次分析法对专家评分水平进行综合评定,提出了油气管道风险等级区划方法。实例表明,基于Web GIS的改进的风险区划方法直观、简单易用。     

内衬GFRP防护复合管壁原缺陷坑处应力重分布规律分析

为了深入研究内衬GFRP防护复合管壁在其原管道内腐蚀缺陷坑处的应力重分布状态以及其修复的效果,利用弹塑性力学中的平衡微分方程,建立了管道内腐蚀缺陷处的数学模型,采用有限单元法建立了含单个腐蚀缺陷的管道模型,并通过改变腐蚀缺陷坑的深厚比,将修复前后腐蚀缺陷坑处的应力状态进行对比分析。分析结果表明,腐蚀缺陷坑的深厚比对管道的应力分布有着显著的影响,所以在进行管道安全评估时应注意腐蚀坑深度的影响;在腐蚀缺陷坑深厚比0.1到0.8的分次增加的过程中,管壁腐蚀缺陷处的周向应力,径向应力,Mises应力都有增大的趋势;修复前腐蚀缺陷坑处的周向应力和Mises应力相近,径向应力较前两者小,三者中周向应力最大;在修复前后,管道腐蚀缺陷处的控制应力一般是周向应力,管道的失效可依据周向应力进行判断;修复后的内衬GFRP防护复合管壁,原始腐蚀缺陷坑处发生了应力重分布,其周向应力与Mises应力均有减小,修复效果明显。     

基于弱磁效应的管道应力检测技术

应力集中是造成铁磁性金属管道破坏的主要原因，通过应力的有效检测，可对金属管道的使用状态进行预判，有效保障设备的使用安全。利用铁磁材料能量平衡理论，对应力作用下的材料弱磁效应进行了分析；通过基于金属能带理论的仿真软件建立铁磁材料三维仿真模型，计算了拉应力作用下体系的磁效应特征；设计制作基于差动对称结构的微弱磁场检测传感器，通过基于弱磁传感器的应力检测系统对不同类型的管道应力集中状态进行检测，并利用其他应力检测手段对应力集中情况进行了验证。结果表明，弱磁传感器可有效检测管道表面的弱磁场信号；在应力集中区，弱磁场信号表现出剧烈的波动特征；各种检测手段均验证了弱磁应力检测的有效性，弱磁应力检测技术可有效检测由缺陷或变形等导致的管道应力集中。