带腐蚀缺陷采油管线剩余强度和剩余寿命的评价

为了评价某采油厂采油管道实际工况,基于ANSYS有限元法对管道腐蚀缺陷进行模拟,研究了不同缺陷类型下,缺陷长度、宽度、深度因素对管道失效的影响,分析了不同腐蚀类型缺陷对管道最大工作压力的影响。利用检测数据,对管道最大腐蚀速率进行了计算,并对管道剩余寿命进行了预测。结果表明:缺陷长度和深度是管道失效的直接影响因素,等效应力和工作压力成正比关系,管线的剩余寿命为10.2 a。此结果对管道的安全运行及维护具有重要的参考价值。     

双点腐蚀缺陷油气管道剩余强度

以X80油气管道为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,考察环向双点腐蚀缺陷管道和轴向双点腐蚀缺陷管道等效应力云图分布特点,通过改变环向双点腐蚀环向间距、轴向双点腐蚀缺陷长度和缺陷深度,考察其对等效应力和剩余强度的影响。结果表明,最大等效应力出现在双点腐蚀缺陷周围区域,容易发生强度失效;远离缺陷区域,等效应力迅速衰减至薄膜应力;随着内压载荷的增加,等效应力呈增加的趋势,并出现屈服阶段;随着环向间距的增加,剩余强度基本维持不变;随着缺陷长度和缺陷深度的增大,剩余强度呈减小的趋势,安全性降低。所得结论对于双点蚀缺陷管道剩余强度的研究具有一定的参考意义。     

油气管道组合缺陷等效应力

以20号钢椭圆形环向组合缺陷和轴向组合缺陷管道为研究对象,借助ANSYS Workbench 16.0有限元分析软件,首先考察组合缺陷管道应力云图分布特点,其次,考察缺陷间距和缺陷尺寸如腐蚀长度、宽度、深度对其最大等效应力的影响规律。结果表明,在无缺陷管壁上,等效应力分布比较均匀;越靠近缺陷,其等效应力突变越大;当缺陷尺寸不变时,随着缺陷间距的增大,最大等效应力呈减小的趋势,并出现临界点;对于轴向组合缺陷,当缺陷间距不变时,随着缺陷长轴长度的增大,最大等效应力随之增大;随着缺陷短轴长度的增大,最大等效应力随之减小;随着缺陷深度的增大,最大等效应力随之增大;缺陷深度的影响程度最大。所得结论对油气管道腐蚀与防护有一定的指导意义和参考价值。     

内腐蚀管道失效压力非线性有限元分析

针对内腐蚀海底管道缺陷处泄露失效问题,建立三维管道有限元模型预测管道的失效压力,分析中考虑了材料非线性和几何非线性。通过对比发现,非线性有限元求解的极限失效压力与实验爆破结果较接近,预测值误差最大为4.8%,且结果偏于安全,证明非线性有限元分析方法评估腐蚀管线的剩余强度满足工程需要。并分析了缺陷尺寸对剩余强度的影响,结果表明,缺陷深度和长度是主要影响失效压力的因素,深度影响最大,宽度影响较小。在考虑腐蚀缺陷增长对失效压力的影响时,可以忽略宽度的变化,仅考虑深度和长度方向的扩展。     

基于有限元方法的外腐蚀管道失效压力预测

腐蚀是造成管道失效的主要原因之一,对腐蚀管道进行剩余强度评估有着非常重要的实际意义。采用ANSYS有限元仿真软件建立了不同缺陷尺寸的腐蚀管道模型,对X80腐蚀缺陷管道的失效压力进行了一系列计算,得到了腐蚀缺陷深度、环向腐蚀缺陷长度和轴向腐蚀缺陷长度对腐蚀管道失效压力的影响规律。仿真结果表明,腐蚀缺陷深度是影响管道失效压力的最主要因素;随着轴向腐蚀缺陷长度的逐渐增加,它对失效压力的影响逐渐减弱;环向腐蚀缺陷宽度对管道失效压力的影响非常微弱。     

高压聚乙烯装置超高压反应管内腐蚀缺陷有限元分析

基于Von Mises屈服准则,采用有限元弹塑性分析方法对含腐蚀缺陷的高压聚乙烯装置超高压反应管道的应力分布进行有限元分析,研究腐蚀缺陷的长度、宽度和深度对压力管道极限载荷的影响,把分析得到的临界失效状态下的壁厚作为超高压管道爆破的安全阈值。     

外载荷作用下含腐蚀缺陷高钢级管道失效研究

为研究弯矩、轴力等外部载荷以及缺陷参数对含腐蚀缺陷高钢级管道失效压力的影响，采用非线性有限元方法，建立弯矩、轴力载荷与内压共同作用下管道有限元模型，分析了弯矩、轴力载荷大小、腐蚀缺陷参数以及管道径厚比等因素对管道失效压力的影响规律。结果表明：弯矩和轴力载荷均会降低管道失效压力，轴力载荷作用下失效压力的下降幅度更大。缺陷参数各影响因素对管道失效压力下降趋势影响从强到弱依次为缺陷深度、缺陷长度、缺陷宽度。失效压力随缺陷深度增大呈线性下降。缺陷长度系数大于6时，失效压力下降趋势逐渐减缓。随缺陷宽度增大，较大的轴力载荷能显著降低失效压力。管道的径厚比越大，管道失效压力越大。     

不同腐蚀缺陷下的HL级抽油杆疲劳分析研究

为分析腐蚀缺陷对抽油杆安全性能的影响，应用ANSYS有限元软件，对腐蚀坑、环形腐蚀两种缺陷下的HL级抽油杆进行疲劳寿命数值模拟。通过方差分析两种腐蚀缺陷下腐蚀深度与腐蚀坑半径（环形腐蚀宽度）等因素对HL级抽油杆疲劳寿命的影响，并利用多元线性回归方法 得到了各影响因素与疲劳寿命的回归方程。研究结果表明：抽油杆在服役过程中最大应力集中在杆体与镦粗凸缘结合的变截面处；腐蚀半径（宽度）对HL级抽油杆疲劳寿命影响非常显著，与其呈正相关性；腐蚀深度对其影响显著，呈负相关性；两组回归方程对判断HL级抽油杆的安全性提供依据；同等工况下环形腐蚀比蚀坑腐蚀对抽油杆疲劳寿命的影响更大。     

管道小尺寸缺陷损伤的仿真模拟研究

为了分析评价小尺寸缺陷形态对大口径管道承压能力的影响,利用ANSYS有限元法对承受一定内压力的带有小尺寸缺陷的管道应力水平进行了模拟分析,计算分析结果表明:随着缺陷长度的增加、缺陷宽度的减小或者缺陷深度的增加,管体的最大应力值增加,缺陷深度的影响程度远大于缺陷长度和宽度,而且缺陷长度顺着管道轴向方向分布时的管体应力值最...     

基于ANSYS Workbench有限元法含内腐蚀缺陷套管应力模拟研究

结合大庆油田采油六厂套管的实际服役工况,以实测缺陷为依据,借助ANSYS Workbench软件模拟了含内腐蚀缺陷套管的等效应力最大值,分析了缺陷长度、宽度和深度双变量作用对套管等效应力最大值的影响规律,结果表明:套管内腐蚀缺陷深度是影响等效应力最大值的重要因素,缺陷长度对等效应力最大值的影响次之,缺陷宽度对等效应力最大值的影响存在临界值,小于临界宽度时,等效应力最大值随宽度增加而减小。     

基于数值回归法含腐蚀缺陷管道安全分析

为分析腐蚀缺陷对油气管道安全性的影响,利用有限元软件ADINA建立含不同腐蚀深度的架空管道模型,研究腐蚀管道在重力和内压作用下的应力峰值,通过结果与规范对比验证了模型的可信性,并用数值回归法对有限元结果做了进一步修正。研究发现:管道的环向应力随腐蚀深度的增加而增加;当外腐蚀深度超过壁厚的40%,或内腐蚀深度超过壁厚的50%时,管道有破坏风险;当腐蚀深度小于60%时,有限元模型因考虑应力集中现象,计算结果比规范法偏大,差值率在15%以内,当腐蚀深度大于60%时,有限元模型因考虑破坏变形影响,计算结果比规范法偏小,差值率超过50%;经数值回归法所得公式在内腐蚀评价方面效果优于外腐蚀。     

带腐蚀缺陷管道的安全性评价方法研究

为了选择合适的安全性评价方法准确评估带腐蚀缺陷管道,结合有限元分析方法从膨胀系数、流变应力和失效压力三个方面对带腐蚀缺陷管道的安全性评价方法进行对比研究,研究结果表明,膨胀系数随轴向缺陷增长而增大,对各种评价结果的影响也随之增大;随着钢级的提高,各种评价方法的流变应力分化逐渐得到缓和,虚拟屈服应力趋同;在不同管道外径、壁厚、缺陷深度、缺陷长度、屈服强度和拉伸强度下,SY/T6151-1995标准的整体失效压力偏小,评价结果最为保守,会造成巨大的浪费;DNV RP-F101标准的评价结果最为冒险,很容易发生安全事故;而ASME B31G-2009标准、API579-2000标准和有限元分析法的评价结果相对适中,可较多应用于对管道的实际评估。     

带腐蚀缺陷管道的安全性评价方法研究

为了选择合适的安全性评价方法准确评估带腐蚀缺陷管道,结合有限元分析方法从鼓胀系数、流变应力和失效压力三个方面对带腐蚀缺陷管道的安全性评价方法进行对比研究,研究结果表明,鼓胀系数随轴向缺陷增长而增大,对各种评价结果的影响也随之增大;随着钢级的提高,各种评价方法的流变应力分化逐渐得到缓和,虚拟屈服应力趋同;在不同管道外径、壁厚、缺陷深度、缺陷长度、屈服强度和拉伸强度下,SY/T6151-1995标准的整体失效压力偏小,评价结果最为保守,会造成巨大的浪费;DNV RP-F101标准的评价结果最为冒险,很容易发生安全事故;而ASME B31G-2009标准、API579-2000标准和有限元分析法的评价结果相对适中,可较多应用于对管道的实际评估。     

基于ANSYS有限元法的外腐蚀管道剩余强度和剩余寿命的研究

采用ANSYS有限元软件,结合大庆油田采油六厂埋地管道的实际工况,对含外腐蚀缺陷的管道进行了分析,研究了不同形状下缺陷长度、宽度及深度等因素对管道失效的影响,以管道实测缺陷为依据,用ANSYS计算了管道的剩余强度,根据失效准则并结合实测数据,确定了腐蚀管道的剩余寿命。结果表明:对于平底方形缺陷,缺陷长度和深度对失效的影响都有临界值,深度是影响失效的一个重要因素;对于椭圆形缺陷来说,缺陷长度和深度对失效的影响成正比,缺陷宽度对失效的影响成反比关系。ANSYS有限元法为寿命预测提供了必要的保障,对工程应用有重要的参考价值。     

含局部减薄缺陷管道剩余强度和剩余寿命的分析预测

局部减薄是压力管道缺陷中常见的一种体积型缺陷,会导致压力管道的剩余强度、承载能力和安全可靠性急剧下降,还会使疲劳裂纹、管体变形、管内输送物料泄漏甚至管道爆破等情况的概率增大,使用寿命降低直至损坏失效。为了防止局部减薄带来的危害,采用ANSYS有限元分析软件,以方形缺陷为研究对象,通过改变缺陷的轴向长度、宽度和深度,考察它对剩余强度和等效应力的影响,并结合采油厂实际数据进行管道寿命预测。     

含内外壁腐蚀管道等效应力的有限元分析

由于油气管道在长距离输送原油、天然气、液化气等复杂性产品时,极易出现管道内外壁缺陷导致其失效的现象.因此,以X70管线钢内外壁椭圆形腐蚀缺陷为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,首先考察了其应力分布云图,其次通过改变缺陷长轴、缺陷短轴和径厚比,考查其对最大等效应力的影响.结果表明:整个应力云图可以划分为两个区域,缺...     

含不同腐蚀缺陷输油管道抗震性能分析

为对比分析含有不同单点腐蚀缺陷的输油管道的抗震性能,采用有限元软件ADINA建立地震作用下的架空管道与内部流体的液固耦合模型。通过对比不同腐蚀深度和不同腐蚀位置下管道的位移、应力峰值及特殊点处的位移、应力情况,分析腐蚀深度及内外腐蚀对管道抗震性能的影响,从而对实际工程中的管道设计及检修起到一定的指导意义。分析表明,对于管道,外腐蚀比内腐蚀对管道的抗震性能影响更大;随着腐蚀深度增加,管道的应力的涨幅越来越大;无论是内腐蚀还是外腐蚀,当管道腐蚀深度超过管壁厚度的70%时,在地震作用下管道都有破坏危险。     

含矩形腐蚀缺陷管道剩余强度的有限元分析

为了提高油气管道剩余强度的准确性,以常用的X70管线钢为研究对象,借助ANSYS工具,首先考察缺陷尺寸如缺陷长度和缺陷宽度对等效应力的影响,其次考察了内压对等效应力和等效应变的影响,并基于应力和应变进行剩余强度的拟合。结果表明:随着缺陷长度、缺陷深度和内压的增加,最大等效应力呈增加的趋势,内压和等效应力基本呈正比例关系;随着缺陷宽度的增加,最大等效应力呈减小的趋势;通过线性拟合得到了基于应力和应变的剩余强度求解算法,其中,基于应力的剩余强度求解算法下降速度高于基于应变的剩余强度求解算法。所得结论对管线钢剩余强度的计算有一定的借鉴意义。     

含凹坑缺陷的推进剂储存容器安全性评价

利用ANSYS有限元分析软件对含凹坑缺陷推进剂储存容器的安全性进行评价,通过建立球形凹坑缺陷模型,分别研究了不同缺陷直径和缺陷深度下,缺陷部位的等效应力分布规律,并对补强后的凹坑缺陷位置的最大等效应力进行了分析。研究结果表明,凹坑缺陷部位均出现了应力集中现象,且随着缺陷直径和深度的增加,最大等效应力均出现增大趋势;缺陷深度对最大等效应力的影响程度要高于缺陷直径,占主导作用;采取补强措施可以有效降低凹坑附近的应力集中现象。该结论为推进剂储存容器的安全评定提供了理论依据,也为容器的保养和维护维修提供了理论支持。     

备用天然气管道剩余寿命研究

采用美国改进的B31G准则对腐蚀备用管道剩余强度进行了计算,腐蚀管道的最大安全压力为14.14 MPa,腐蚀管道的爆破压力18.63MPa,最大腐蚀深度为8.636 mm,最小允许剩余壁厚1.364 mm。根据改进的B31G准则最大腐蚀深度应修正为8 mm,最小允许剩余壁厚2 mm。腐蚀管道剩余寿命计算采用局部腐蚀计算模型,最大允许缺陷深度H_(max)=6.1 mm,最小允许剩余壁厚为5.49 mm,管道设计压力为7.0 MPa腐蚀管道的剩余寿命为4.84年。若设计压力降至5.0 MPa和3.0 MPa时,在现场堆放年限为6.91和7.5年就完全报废。根据最大腐蚀深度将管道降级为实际壁厚8.3 mm来使用,则计算出降级使用后的管道使用年限为15.8年。