基于不同随机退化过程的腐蚀管道时变失效概率

在进行腐蚀管道的时变失效概率分析时主要存在腐蚀管道失效状态的判定以及管道腐蚀退化过程的准确模拟两个问题。基于管道试验爆破数据,依据损失函数值最小选择了管道剩余内压承载力;将随机过程——伽马过程、逆高斯过程和维纳过程引入到计算腐蚀管道的失效概率中;结合蒙特卡洛法计算了管道的时变失效概率。以一组工况为例,分析了退化过程的类型和参数对管道时变失效概率的影响,并评价了确定管道剩余寿命的不同方法。结果表明,DNV-RP-F101规范公式相对更符合实际情况的管道剩余内压承载力表达式;使用随机退化过程模拟管道的时变失效概率可以很好地描述腐蚀增长的随机性,为预测管道时变失效概率提供准确可靠的结果。     

基于不同随机退化过程的腐蚀管道时变失效概率

在进行腐蚀管道的时变失效概率分析时主要存在腐蚀管道失效状态的判定以及管道腐蚀退化过程的准确模拟两个问题。基于管道试验爆破数据，依据损失函数值最小选择了管道剩余内压承载力；将随机过程——伽马过程、逆高斯过程和维纳过程引入到计算腐蚀管道的失效概率中；结合蒙特卡洛法计算了管道的时变失效概率。以一组工况为例，分析了退化过程的类型和参数对管道时变失效概率的影响，并评价了确定管道剩余寿命的不同方法。结果表明，DNV-RP-F101规范公式相对更符合实际情况的管道剩余内压承载力表达式；使用随机退化过程模拟管道的时变失效概率可以很好地描述腐蚀增长的随机性，为预测管道时变失效概率提供准确可靠的结果。     

采油管道的失效概率和剩余寿命预测模型研究

随油气田开发时间的不断延长,油气田内油气采集管道发生失效的可能性也在不断的增加。文章基 于油气采集管道失效概率模型和剩余强度模型,建立了基于腐蚀的采油管道剩余寿命和失效概率计算模型,分析 了工作压力、腐蚀速率、屈服强度等因素对采油管道的腐蚀失效概率和剩余寿命的影响规律。结果表明,文章所建 立的基于腐蚀的采油管道失效概率和安全使用寿命的计算方法的计算结果较为准确,对采油管道的运行管理有一 定的理论指导意义。当采油管道的工作压力从 4.85 MPa增加6.55 MPa时,采油管道剩余寿命从28年减少至16 年;当坑深腐蚀速率和坑长腐蚀速率分别由0.05 ｍｍ/ａ和 2.5 ｍｍ/ａ上升至0.2 ｍｍ/ａ和10 ｍｍ/ａ时,采油管道安 全使用寿命下降21-42 年;当采油管道规格由DN600增加至DN900时,采油管道的使用寿命增加10年。失效事 件的关联性与采油管道的屈服强度对采油管道的失效概率影响作用较小,属于次要影响因素。     

基于极限状态方程的管道腐蚀失效概率模型的建立

针对天然气管道存在的腐蚀问题,可通过腐蚀失效分析方法对天然气管道进行风险评价。依据结构可靠性分析理论,提出了一种通过腐蚀失效概率模型来描述管道腐蚀失效的方法。基于极限状态方程,建立了管道腐蚀失效概率模型。通过计算管道3种代表性的减薄状态,并将3个失效概率加权相加得到总的失效概率。最后通过实际算例证明了该模型的适用性。该模型为埋地管道失效概率的计算提供了一个可行的方法。     

腐蚀作用下城市埋地燃气管道的失效概率分析

失效概率确定是管道定量风险评价的核心内容。为此,针对城市燃气输配管道特点,通过建立管道失效概率模型,利用可靠性理论得出了腐蚀作用下城市埋地燃气管道失效概率随服役年限的变化情况,并对影响管道失效概率的随机参数进行了分析。结果表明:在管道投入运行初期,腐蚀对管道失效概率的影响较小,其余参数的相对影响随工作压力大小而变化,当工作压力小于2.5 MPa时,竖直荷载是影响城市埋地燃气管道失效概率的最主要因素;随着工作压力的增加,竖直荷载影响失效概率的重要性逐渐下降,材料屈服强度、管道壁厚的重要性逐渐增加,而工作压力的重要性显著增加;当工作压力达到4.0 MPa时,对管道失效概率影响较大的因素为材料屈服强度、工作压力、竖直荷载和管道壁厚等;随着管道服役年限的增加,腐蚀对失效概率的影响增大并逐渐占据主导地位,在管道运行后期,影响管道失效概率的主要参数是腐蚀指数、腐蚀乘子和工作压力。     

硫化氢环境下老旧管道失效概率评价方法研究

老旧管道在服役过程中存在着失效风险,而影响老旧管道失效的因素有很多,在众多影响因素中硫化氢对管道产生的腐蚀损伤较严重。为解决受腐蚀损伤的老旧管道安全评估问题,文章建立了一种在硫化氢环境下老旧管道失效概率评价方法。以在硫化氢环境中使用了约20年的老旧集气管道为研究对象,采用蒙特卡洛法模拟管道服役过程中的动态压力和腐蚀损伤引起的剩余强度的变化,计算了单一腐蚀因素引起管道失效的概率,并通过正态分布概率给出管道使用的安全范围。研究结果表明：投运20年以上的含硫老旧管道在氢致开裂实验与应力腐蚀开裂实验中,均未发生开裂。根据模型计算得出,老旧管道依旧可以安全服役,但服役6年后失效概率超过0.5,需要进行整修工作,服役27年后,管道内腐蚀严重,剩余强度降到3.82 MPa,需要更换管道。通过模拟得到了失效概率与腐蚀缺陷和服役时间的关系,为老旧集气管道再服役提供理论依据和参考价值。     

考虑随机变量相关性的腐蚀管道失效概率

针对腐蚀管道可靠性分析中随机变量独立性假设的缺点,提出了考虑随机变量相关性的腐蚀管道可靠性分析方法,建立了腐蚀管道腐蚀穿孔、局部爆破、整体断裂及其综合失效概率模型。基于JC法和正交变换法,运用多维正态分布函数,给出了随机变量相关下的腐蚀管道多模失效概率计算方法。对管道可靠性分析中的相关性进行了分析,结合实例研究了管径与壁厚、缺陷深度与长度、径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率、屈服强度与拉伸强度4组随机变量相关性对腐蚀管道失效概率的影响。结果表明,随机变量相关性对管道腐蚀穿孔失效概率没有影响,管道局部爆破、整体断裂及综合失效概率随缺陷深度与长度相关系数和径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率相关系数的增大而增大,随管径与壁厚相关系数的增大而减小。屈服强度与拉伸强度相关系数越大,局部爆破和整体断裂失效概率越大,综合失效概率不变,并且变量相关性对腐蚀管道失效概率的影响随着腐蚀增长而逐渐减弱。腐蚀管道失效概率对径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率的相关系数最为敏感,对屈服强度与拉伸强度相关系数的敏感性最低。     

内腐蚀管道最小剩余壁厚有限元分析

针对内腐蚀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,并求解最小剩余壁厚,探究管道壁厚、管道内压、缺陷尺寸对最小剩余壁厚的影响。研究结果表明:缺陷深度和长度是主要影响失效压力的因素,宽度影响较小,可忽略宽度方向尺寸的变化;有限元计算的最小剩余壁厚结果与实验结果吻合较好,结果可以满足工程实际应用。     

油气管道腐蚀失效概率统计及预测模型

管道腐蚀失效是一个随机量,如何判定管道腐蚀失效以及研究其发生、发展的规律,进而预测失效产生的潜在可能性,对油气管道的安全评估具有重要意义。对油田中、小口径油气管道来说,由于数量大、管网分布复杂、建设年限长,腐蚀及其他破坏形式的调查和分析有较大难度,采用概率统计的方法研究管道腐蚀失效是一种非常有效的方法。1.概率统计方法通过统计管道腐蚀缺陷特征,建立缺陷分布概率模型,是分析管道腐蚀失效的重要途径。在建立分布模型时,通常采用威布分布,其概率密度分布函数为     

一种天然气输气管道腐蚀评价方法

这项研究的目的是为天然气输送开发一种原始的概率方法去做管道维护风险评估—主要可用于管道的腐蚀风险评价。该方法基于内部检测到的异常群体去对管道内部腐蚀做风险评估。利用一定缺陷深度和形状分布的族来自对运行中的钢管的重复内部检测。基于两次或多次检查之间的缺陷尺寸变化来确定径向增长率。未检测到的数量假设通过a确定不确定性的大小,管壁的金属损失通过基于a的断裂力学方法评估。在稳态条件下计算管道的气体压力分布和温度,特别要注意评估管道故障的概率,考虑到人口密度和道路交通等参数对周围地区造成的影响。所提出的新方法应用于高风险,高压力天然气输送管道区域,对流体输送的不同管道的风险通过失效概率进行计算[1],亦可对流体输送的不同管道的腐蚀概率进行计算,是很综合的一种管道腐蚀评价方法。。     

长输管道的腐蚀风险评价

腐蚀失效是油气长输管道的主要失效模式,对企业安全生产有着严重影响。本文论述了腐蚀管道的剩余强度和剩余寿命的计算和预测,并结合国外管道事故统计结果介绍了管道的检测评价模型。     

在役油气管道安全评定软件

PSAforWindows是运行在Windows系统下的油气管道安全评定软件。该软件既可以用于在开挖中发现的管道局部缺陷的剩余强度的精确评定 ,又可以用于腐蚀检测之后对管道全线的安全评定与剩余寿命预测。软件中采用了非线性有限元分析、失效评定图和概率性的评定方法等最新成果。介绍该软件的结构、模块、软件特点、主要功能和操作界面     

基于有限元法单点腐蚀缺陷分析

油气输送管道在长期的运行过程中,受许多复杂因素的影响容易导致管壁发生腐蚀,有腐蚀缺陷的管道其强度会发生较大的变化。因此,需要对管道进行剩余强度评价,以确定是否需要维修或更换管道。取2 m长的管道建立有限元几何模型,在ANSYS Workbench15.0软件中采用静力学分析模块,对管道缺陷模型进行离散化处理。根据第四强度失效准则确定管道的剩余强度,并与前人的计算结果进行对比,得到在ASME B31G—2009评价标准下,管道的剩余强度为14.351 2 MPa;在分项安全系数法评价标准下,管道的剩余强度为15.942 4 MPa;通过有限元分析得出管道的最大内压力为15.94 MPa。有限元分析方法与分项安全系数法得到的结果非常接近。对于实际运行的管道进行剩余强度分析还需要采用实验方法以及现场数据来判定。     

海底管道腐蚀模型对比研究

文章研究了不同腐蚀模型对海底腐蚀管道可靠性计算结果的影响。基于最大腐蚀深度建立了腐蚀管道失效的极限状态方程,将幂函数腐蚀模型和指数函数腐蚀模型引入到腐蚀管道的可靠性研究中,并与线性腐蚀模型进行对比研究,得到腐蚀模型对腐蚀管道可靠性计算的影响曲线。根据对比腐蚀模型的优缺点和可靠性计算结果,推荐幂函数模型用于腐蚀管道可靠性计算。     

在役油气管道安全评定软件

PSA for Windows是运行在windows系统下的油气管道安全评定软件.该软件既可以用于在开挖中发现的管道局部缺陷的剩余强度的精确评定,又可以用于腐蚀检测之后对管道全线的安全评定与剩余寿命预测.软件中采用了非线性有限元分析、失效评定图和概率性的评定方法等最新成果.介绍该软件的结构、模块、软件特点、主要功能和操作界面.     

基于极限状态法的海上原油管道事故评估

海底管道由于所处环境的复杂性,腐蚀是其失效的主要因素。腐蚀的结果使得管道壁厚减薄,影响管道的强度及其承压能力,可能引发泄漏事故或爆炸事故。若管道泄漏检测系统(LDS)同时失效,那么原油泄漏将造成严重的经济损失甚至人员伤亡。构建了基于极限状态法的风险评估方法,运用统计方法确定了泄漏失效概率、爆炸失效概率、LDS系统失效概率,得到了联合失效概率,结合管道失效后增加环境污染成本、清理溢油成本、更换管道成本、原油的经济成本等成本风险,确定了海底管道的临界年,为运营公司的经济决策提供了依据。     

腐蚀海底管道可靠性分析

为了计算海底管道在腐蚀作用下的可靠性,研究了海底管道在正常服役阶段可能受到的荷载作用,包括内压、温度、弯曲、覆土、地震作用和残余应力作用。基于Monte Carlo方法结合算例,计算了腐蚀海底管道在这些作用下的可靠性,得到了失效概率随时间的变化曲线。同时,研究了这6种作用对腐蚀海底管道的影响,描述了各种作用对腐蚀海底管道的影响程度。从影响腐蚀海底管道失效概率的角度,定义了参数灵敏性指标,对海底管道设计中经常涉及的参数如操作压力、管道半径、管壁厚度和管线埋设深度等进行了灵敏性分析,讨论了其变化对管线失效概率的影响,为实际工程中对腐蚀海底管道进行可靠性分析提供了参考。     

基于广义极值分布的点蚀管道剩余寿命预测及案例分析

为了预测点蚀管道的剩余寿命，在对老龄管道腐蚀失效段的腐蚀深度进行拟合统计分析的基础上，建立广义极值分布函数，采用改进的人工鱼群算法（IASFA）优化模型参数，并利用估计结果预测整条管道最大腐蚀深度，基于可靠度理论预测了管道剩余寿命，并进行了案例分析和算法对比。结果表明，不同服役年限下腐蚀深度符合的概率分布函数不同，Gumbel分布、Frechet分布和Weibull分布的拟合优度较好，其余模型的拟合效果较差，仅用一种模型表征腐蚀状况具有局限性；通过案例分析，广义极值分布法、有限折线近似法、常规剩余寿命预测法计算的管道设计寿命分别为30.96、23.87、20.77 a，剩余寿命分别为14.96、7.87、4.77 a，广义极值分布法的计算结果与实际设计寿命一致，预测模型不受数据分布限制，其结果具有实际的指导意义。     

大庆油田油气集输管网失效概率研究

结合大庆油田油气集输管网实际,改进了一种油气集输管网复杂系统的风险细化分析方法,并用于油气集输管网失效的计算。首先通过致命度分析方法 (FMECA)得到油气集输管网系统的主要故障类型,其次对相关主要故障类型进行FTA细化分析,建立了大庆油田油气集输管网风险评价的故障树模型,再应用布尔代数法求得故障树的最小割集,采用层次分析法和模糊数学相结合的方法计算出了故障树中各个基本事件的发生概率和重要度,并通过故障树中的逻辑关系求出导致管网失效的概率。计算结果表明,大庆油田集输管网失效概率为0.281 3;对大庆油田油气集输管网失效影响较大的因素按重要程度从大到小顺序,依次是管道运行年限、管材质量、土壤腐蚀速率、大气腐蚀速率、管道埋深、防腐层破损。据此指出,对于运行年限长的管道,由于管道发生了腐蚀,必须进行防腐层更换和必要的土壤回填,防止防腐层再次破损和第三方破坏;管材质量是次之的影响因素,如何做到提高管材的质量与控制投资之间的平衡是非常重要的。     

基于马尔可夫理论的油气管道腐蚀寿命预测

为有效预测油气管道的腐蚀失效情况,建立了基于马尔可夫理论的油气管道腐蚀寿命预测模型,并结合实际数据,验证了该寿命预测模型的可行性。根据采集到的管道最小剩余壁厚历史数据,依据石油天然气行业标准SY/T 6151的规定,将管道的腐蚀状态进行分类;结合管道腐蚀机理,拟合采集的历史数据,得到管道腐蚀最小剩余壁厚预测物理模型,计算管壁腐蚀状态的转移概率矩阵;根据最后一次检测时数据,设定该时刻管道腐蚀状态为初始分布,运用马尔可夫理论,计算出管道的剩余寿命。