长输管道凹陷检测评价技术现状综述

凹陷已成为影响管道安全运行的重要因素,特别是与焊缝、划痕或裂纹相关时,极易导致管道开裂失效。我国长输管道已实施完整性管理,通过内检测技术评价管道安全状况已成为通行做法。阐述国内外管道凹陷的检测技术和评价标准,即内检测技术和直接检测技术的优缺点和应用条件,以及基于深度和基于应变的评价准则,并提出了管道凹陷检测评价技术的研究建议,旨在促进对凹陷进行科学、规范评价。     

基于超声检测的变形管道维抢修评价方法

为了从定量分析的角度对在役管道进行评价,基于超声LCR波油气管道在线应力检测装置开发了油气管道在线应力状态无损测量技术,并围绕地质灾害变形管段建立了“应力初测评价-维抢修措施建议-应力复测评价-管道定期检测”的工程现场管道维抢修评价方法,并对该方法进行了现场工程试用。结果表明,该方法是评价地质灾害变形管段在线应力状态的有效手段,为变形管段安全裕度和修复质量的定量评价提供了依据,为变形管段的后期维护提供了技术支持。     

腐蚀减薄对X80钢管机械损伤凹陷过程中应力应变的影响

石油管道运行过程中的机械损伤和腐蚀问题对石油管道工程安全性具有重要影响。对于X80钢管,热轧制和热卷管工艺使其表层晶粒细化,在腐蚀状态下的变形过程中各位置会产生不同的应变响应。针对腐蚀造成的管壁减薄对凹陷过程的应力应变分布的影响情况,采用模拟和实验方法研究了不同凹陷深度对钢管应力应变的影响,分析了凹陷区组织及硬度的变化规律。结果表明:腐蚀减薄后使得表层细晶退化,对管体机械损伤凹陷过程影响显著,最大应力出现在腐蚀凹坑边缘。当凹陷深度≥5%D时,应变增幅较单纯凹陷急速增大,腐蚀造成的管壁减薄损伤部位在发生凹陷变形时,管体的应力应变集中于腐蚀坑边缘且急剧增大。在管线钢变形过程中,位错大部分聚集并缠结于晶界处,腐蚀减薄后形成了表面缺陷,产生位错钉扎;高密度位错导致抗裂纹扩展性降低,致使管道的承载能力降低,这是腐蚀凹坑边缘缺陷集中造成管道失效的主要原因。     

长输管道沉降变形分布式监测方法

由于各种自然灾害和人为作用,可能会导致长距离油气输送管道发生沉降变形,因此对庞大的油气输送管网进行监测,及时发现情况,可以预防事故发生,保证生产生活的正常进行。提出了长输管道沉降变形分布式监测方法。该方法利用先进的分布式光纤传感技术对管道应变进行实时监测,利用梁大变形理论中应变与挠度的关系,采用数值计算方法得到管道的挠度值。该方法能够更加直观形象地分析计算管道的变形情况。为长输管道的安全运行提供保障。     

基于有限元的长输管道凹陷回弹系数研究

目前大多利用经验公式来估算内压卸载后的凹陷深度,并且没有估算外载荷卸载后凹陷深度的公式。以长输管线上常见的X52、X60、X70钢制管道为工程背景,运用ABAQUS软件进行管道结构力学的非线性分析,模拟了管道凹陷的形成及回弹过程。通过对比试验与数值模拟数据,验证了有限元仿真方法的可靠性。分别在外载卸载及内压卸载的情况下分析了各参数(加载深度、压头尺寸、管道尺寸、操作压力、管材性能)对凹陷回弹系数的影响。运用Matlab软件对计算结果进行非线性回归分析,得到回弹系数与各参数的关系表达式。结果表明:外载作用下凹陷的回弹系数变化范围较大,约在0.4~0.8之间;而内压卸载后凹陷的回弹系数变化范围相对较小,约在1.05~1.3之间。该研究工作有助于管道维护人员对凹陷的回弹量做出合理的估算。     

油气管道上凹痕应变计算方法

针对管道上的凹痕缺陷,深度准则已不能满足油气工业的需要,因此提出了基于应变的凹痕评价体系. 在经典的板壳理论中,弯曲应变能够通过凹痕深度值计算得到,但膜应变无法直接计算得到. 为获得所需的膜应变值,分别采用弧长法、多项式、能量法以及根据弯曲应变计算膜应变的方法来模拟和计算凹痕管道的真实膜应变,并与有限元结果进行对比. 通过分析和比较可知,根据弯曲应变计算得到的膜应变更加贴近真实值,对于运用应变准则评价凹痕管道完整性具有很重要的意义.     

地质灾害变形管段在线应力超声测量技术

当油气管道受到土体的推动作用产生不均匀变形时会存在安全隐患,需对管道进行在线安全裕度的评估。基于声弹性理论,研究了变形管道在线应力超声测量技术,自主研发了一套油气管道在线应力超声测量专用装置,并进行现场工程应用尝试。结果表明,该技术是测量变形管段在线应力的有效手段,可为定量评价管道安全裕度和修复质量提供可靠的数据。     

天然气管道滑移失效分析

广东某天然气管道由于附近施工基坑坍塌,地下淤泥层流动导致滑移变形,滑移段长度65 m,明显变形段长度35m,水平滑移0.7m,在对变形处管道实施了去应力卸载后,进行了变形测量,焊缝无损检测,受力计算,有限元分析和安全评估等工作。计算发现滑移产生的轴向应力大于管道所处4级地区允许的最大轴向许用应力,建议释放管道外在应力,使其回弹后继续服役,并对管道两侧采取桩基础固定处理,提高安全裕量。     

WHPB至SPM海管腐蚀现状研究

基于WHPB至SPM海管腐蚀数据,分析了该管段管线的腐蚀情况,由资料得知最大腐蚀减薄量为6.7mm,管道运行至今10年,管道腐蚀速率为0.67mm/a;通过API 579、ASME B31G的方法和ANSYS有限元模拟分析方法对腐蚀最深点进行应力分析,综上三种方法,认为该条管道在0.7MPa的压力下运行是安全的。最后以失效概率和壁厚损失极限计算了该管道的剩余寿命,将以上两种方法计算出的管道剩余寿命取较小值,即4年,建议3年后进行第二次内检测确定管道的实际腐蚀速率与缺陷尺寸,并进行评价。     

油气管道焊缝凹陷韧性损伤研究

针对含焊缝凹陷管道的失效问题,以X80管线钢为研究对象,采用临界空穴扩张比韧性失效准则与数值模拟相结合的方法对管道焊缝凹陷损伤程度进行了研究,探讨了焊接残余应力应变、焊缝余高、凹陷深度、压头尺寸、内压和偏移距离对焊缝凹陷损伤的影响。结果表明:焊接残余应力应变和焊缝余高使管道焊缝凹陷损伤值增大;焊缝凹陷损伤值随凹陷深度的增加而增大;随着内压的增加,损伤值增幅最大值点在凹陷侧部;压头与管道接触面积越小,焊缝凹陷损伤值越大;凹陷偏移达到一定距离时,凹陷附近的损伤值超过焊缝附近的损伤值,此时凹陷可以视作普通凹陷。     

含Nb管线钢动态再结晶特性的实验研究

为了消除利用CSP技术生产管线钢时较易出现的混晶缺陷，在Gleeble-1500热模拟实验机上对X60含Nb管线钢进行了高温压缩变形实验，研究了变形条件对其动态再结晶行为的影响，从而为利用CSP技术生产X60含Nb管线钢的工艺优化提供了一定的理论依据。     

搅拌摩擦焊温度场最新研究进展

早期的搅拌摩擦焊温度场模型只考虑了摩擦产热，而忽略了塑性变形产热。在刚结束的第五届搅拌摩擦焊国际会议上，有许多学者就塑性变形产热对其温度场的影响进行了研究，本文对此作了概括地介绍分析。     

搅拌摩擦焊温度场最新研究进展

早期的搅拌摩擦焊温度场模型只考虑了摩擦产热,而忽略了塑性变形产热。在刚结束的第五届搅拌摩擦焊国际会议上,有许多学者就塑性变形产热对其温度场的影响进行了研究,本文对此作了概括地介绍分析。     

含腐蚀缺陷管道安全评价准则选择探讨

外腐蚀是威胁管道安全的重要因素,极易导致管道泄漏或失效断裂事故。我国长输管道全面实施完整性管理,应根据管道历史失效事件,开展管道剩余强度评价与剩余寿命预测,确定不同类型缺陷的可接受准则。阐述了国际通用的管道缺陷安全评价标准,分别是ASME B31G、修正的ASMEB31G、BS7910、DNV-RP-F101和PCORRC准则。收集不同钢级(X42-X100)含腐蚀缺陷的管道规格、缺陷特征和失效压力数据,比选上述5项评价准则的准确性。管道管理者应根据管道运行状况和缺陷特征,考虑评价准则的优缺点和适用范围,选择合理、适用的评价准则。     

压力脉动作用下管道的流固耦合瞬态分析

针对液压输流管内的压力脉动研究,提出流体压力脉动的计算方法和管道流固耦合分析的计算模型。对流体压力脉动进行编程,得到压力脉动作用产生激振力的变化。建立管道和流体实体模型,采用UDF技术将脉动压力编译到流体中,从而进行流固耦合瞬态力学分析,得到异径管和弯管处流体压力变化以及管道的应力和变形情况。研究结果表明:压力脉动沿管道传播发生衰减,其产生的激振力对弯管破坏较大;弯管段流体产生压力集中,进而引起弯管段变形大于异径管段。将压力脉动加载到管道中,对输流管道研究具有一定参考价值。     

Überwachung von Korrosionsschäden an Fernrohrleitungen durch zerstörungsfreie Prüfungen

Monitoring corrosion defects in pipelines by non-destructive inspection In order to be able to detect defects such as dents, corrosion, cracks, etc. in time, pipelines are inspected at regular intervals. So-called intelligent pigs working on the basis of non-destructive technologies have proved successful for pipeline inspection. In the field of corrosion detection, the ultrasonic technology provides precise and detailed wall thickness measurement. Based on the determined corrosion profile, suitable assessment methods can be used to calculate the remaining safe pipeline pressure (MAOP) for the corroded pipeline. Repeated inspections allow to determine realistic corrosion rates for the inspected pipelines.     

单层厂房结构与地基共同作用的计算分析

考虑到地基共同作用下的结构计算比较复杂,在实际工程设计中,上部结构计算分析通常不考虑地基变形。这种简化,对于较坚硬的地基来说是可行的,但对软弱地基或建筑物对不均匀沉降敏感时,计算结果就会与实际情况有较大出入。笔者从这一问题出发,提出了几种常见的单层厂房结构与地基共同作用的计算分析方法,可供有关设计人员参考。     

天然气管道在役焊接径向变形数值模拟

采用焊接模拟软件SYSWELD研究了压力及修复时间对天然气管道在役焊接径向变形的影响,并进行了试验验证.结果表明,在0~4 MPa压力范围内,径向变形量随压力的增大而增大,在4~6 MPa压力范围内,径向变形随着压力的增大而减小,并在6 MPa压力时近似等于常压焊接的变形量;随着焊接修复时间的增加,径向变形量逐渐增大,具有时间效应;预测焊接烧穿时,瞬时径向最大变形法优于内部点径向变形法.     

带金属软管的航空发动机管路振动特性分析

为提高大管径、长跨度航空发动机管路的工作可靠性,将管路中间部位增加一段金属软管,用于补偿制造偏差、安装误差和热膨胀。为达到管路结构动力学的设计要求,避免管路的破坏与失效,对带金属软管的航空发动机管路进行有限元建模、频率计算与分析,通过增加卡箍及调整卡箍位置使管路的低阶频率满足国军标要求,并通过功率谱分析说明加卡箍后管路的振动应力显著降低,证明该方案的可行性,满足管路结构动力学的设计要求。     

光内送丝激光熔覆修复砂光机轧辊

采用激光光内送丝法并利用多道搭接熔覆技术,对20钢砂光机轧辊的凹坑缺陷进行修复,结果表明,修复后的轧辊其几何尺寸复原,添加材料的组织性能优于基体,二者的界面达到了良好的冶金结合,修复层与凹坑周围基体的残余应力很小,无几何变形.