油气管道环焊缝缺陷适用性评价现状与展望

油气管道的环焊缝质量好坏与管道能否安全运行密切相关,近年来管道环焊缝问题日益突显,因此准确评价管道环焊缝缺陷的适用性对于保障管道安全运行具有重要的意义。为了给环焊缝缺陷安全评定提供参考,系统总结了现行的环焊缝缺陷适用性评价方法并归纳为6种类型,剖析了各类方法的原理、特点及适用性,从焊接缺陷、内外部载荷及材料性能等3个方面分析了目前环焊缝缺陷适用性评价过程中遇到的瓶颈问题,并针对高钢级管道环焊缝所暴露出的新问题,提出了环焊缝缺陷适用性评价的未来展望。研究结果表明:(1)环焊缝缺陷可分为体积型缺陷和平面型缺陷两大类;(2)对于体积型缺陷,主要考虑塑性失效模式,推荐采用修正的Miller方法 ;(3)对平面型缺陷,应同时考虑塑性失效和断裂失效模式,推荐采用BS 7910:2015标准中基于失效评估图(FAD)的方法,并根据可用材料参数及保守性选用通用失效评估曲线(FAC)或特定FAC。结论认为,该研究成果有助于保障管道的安全运行。     

基于应变设计的管道环焊缝缺陷评估

基于应变设计的管道受轴向拉伸时,其环焊缝缺陷评估方法和评估参数的选用与通常基于应力设计管道的缺陷评估显著不同,这是由于基于应变设计管道其缺陷的失效与缺陷局部焊缝及母材特性等更多因素相关。评估方法基于断裂理论,以远场应变为限制条件预测和确定临界缺陷尺寸。     

高钢级管线钢环焊缝强度匹配与安全评价

简要介绍了管道焊缝强度理论,重点介绍了国内外管道环焊缝匹配和管道安全评价及缺陷容限的研究情况,通过对管道环焊缝的强度匹配及其安全评价方法的研究,对失效评定参量的确定进行了分析和讨论。分析指出,管道环焊缝强度匹配的选择和应用影响着焊接接头质量,同时不等匹配形成的性能差异对焊缝中裂纹扩展驱动力大小也有明显的影响。     

高钢级管道环焊缝缺陷修复问题初探

近年来众多油气输送管道及沿线站场设施环焊缝失效事故表明,焊缝缺陷是引发管道失效的一个重要因素。通过分析8起典型的环焊缝失效案例,发现高钢级(X 70、X 80)管道发生失效的主要模式为断裂,而焊缝未熔合缺陷是高钢级管道环焊缝发生失效的主要原因。输送管道环焊缝开挖检测结果表明,环焊缝主要存在焊接缺陷和外观几何缺陷两种,多为叠加出现。通过现场调研发现,站场设施环焊缝存在对接材质不同、壁厚不等及对接结构多样等特点,其失效原因也更复杂。国内外环焊缝修复标准调研分析表明,国内尚无专门针对高钢级管道修复的行业标准,现有的关于环焊缝缺陷修复的企业标准之间存在较大矛盾和差异。最后,针对油气输送管道和站场设施环焊缝问题提出了应开展环焊缝缺陷修复技术可靠性验证试验、失效机理和失效控制措施等方面的研究,为解决工程现场问题奠定理论基础。     

油气输送管道环焊缝失效原因分析及预防

针对油气输送管道环焊缝失效问题,基于油气管道失效分析控制技术,对近六年来油气输送用管道环焊缝失效项目及失效原因进行了统计分析。分析结果表明,导致环焊缝失效的主要因素包括现场施工不当、服役环境和不可预见因素三类。按照环焊缝失效类型,从焊接管理控制、现场操作控制及缺陷预防、环境因素的影响等方面,提出了预防油气输送管道环焊缝失效的具体建议。     

近距离爆破开挖管沟对已建并行管道环焊缝缺欠的影响研究

对于石方地段不同期建设的近距离并行管道,后建管道采用爆破方式开挖管沟引起的爆破附加应力会造成已建并行管道环焊缝缺欠的进一步增长,增加已建管道环焊缝断裂失效的风险,威胁管道整体安全。为了评价漠大二线爆破施工对已建漠大线环焊缝缺欠的影响,基于爆破条件下埋地管道轴向载荷和应力分析理论,采用双重环焊缝缺欠评估法,进行已建管道环焊缝基于断裂力学的适用性评价,确定了漠大二线爆破施工对漠大线环焊缝的16处安全威胁。研究表明:双重环焊缝缺欠评估法能够有效评价近距离爆破开挖管沟对已建管道环焊缝缺欠的影响,为环焊缝缺欠维修提出指导性意见,为新建管道爆破施工提供安全保障。     

高钢级管道环焊缝断裂行为研究现状及探讨

近年来,高钢级管道环焊缝因焊接缺陷等原因导致的失效事故频发,对高钢级管道环焊缝断裂行为、失效机理的认识和焊缝断裂预防控制技术提出了更高的要求。环焊缝的强韧性特征是其断裂和失效研究的基础,从研究手段和研究热点两个角度总结了国内外环焊缝强韧性研究现状。研究手段主要有组织结构表征、力学性能测试、热模拟和有限元仿真等。研究热点集中在结构性能设计、缺陷安全评估和失效机理方面,其中对环焊缝不同特征区域的强韧性分布规律的精确表征和掌握应得到重点关注。此外,相对于相同材质管道等壁厚焊接环焊缝,站场内不同材质和不等壁厚管道对接焊接接头韧性分布规律和损伤机理更需要开展系统研究。     

高强钢管道环焊缝风险排查技术浅析

高强钢管道环焊缝失效后果严重,受到业界高度关注。国内部分管道企业开展了安全质量风险排查,取得了一些进展,消除了一部分安全隐患,但受限于检测、评价、修复等技术瓶颈以及对环焊缝失效机理的认知局限,管道环焊缝失效风险依然存在。以影响环焊缝失效的缺陷、应力、性能为出发点,对环焊缝缺陷的检测与识别、附加应力检测与载荷校核、焊缝力学性能等方面的技术现状与存在问题等展开深入分析与探讨,给出了造成环焊缝失效的主要原因,并提出开展下一步焊缝风险减缓工作的3方面建议,以期为高强钢管道环焊缝风险排查提供技术参考。     

一种输气管道环焊缝缺陷自身高度精准预测模型

2015年前,大部分管道环焊缝多采用半自动焊接,由于环境条件较为苛刻,出现焊接缺陷的几率较高,缺陷在服役中可能影响输气管道的安全运行。为精准评估输气管道环焊缝缺陷的自身高度,以常用规格的管道环焊缝为对象,制作含上表面、下表面及埋藏型缺陷试样,分别采用PAUT、TOFD、TECA及FGI等无损检测技术对缺陷进行无损检测及自身高度测量,然后再对缺陷逐一进行金相解剖分析并用激光共聚焦方法测量缺陷实际高度;以缺陷自身高度无损测量结果为自变量,以缺陷解剖测量的实际自身高度数据为因变量,通过数据增容、回归统计方法,建立了一种基于无损评定结果预估缺陷真实自身高度的理论模型,并用未参与建模的缺陷数据对模型预测效果进行检验。研究结果表明：(1)针对本研究预制的缺陷,TOFD检测方法精度误差大多在2 mm内,PAUT检测方法精度误差多大于2mm;(2)建立的基于组合式无损检测方法的管道环焊缝缺陷自身高度预测模型,对环焊缝缺陷自身高度的预测精度小于1 mm,满足管道检测、适用性评价等需要。结论认为,应用本模型预测缺陷自身高度,减少了现有无损检测方法和检测工艺对检测精度的限制,不仅提高了缺陷自身高度数据的准确...     

基于应变的高钢级管道环焊接头失效评定方法

基于应变的失效评定图程序（Strain Based Failure Assessment Diagram,SBFAD）可以提高大范围屈服条件下的管道及环焊接头的断裂评估准确性。本文构建了含缺陷的X80管道环焊接头数值分析模型，详细阐释了SBFAD方法及其评估曲线的影响因素，明确了不同等级评估曲线的应用场景，并基于X80管道环焊接头的实测力学性能定量评估了含缺陷的X80管道环焊接头临界应变承载能力。研究结果表明：(1) Budden提出的SBFAD方法按照评估曲线的不同，可分为Option 1、Option 2和Option 3，其修订后的Option 1M和Option 2M曲线的非保守性大幅降低。BS 7910提供的Option 2要比基于Budden修订的Option 2M曲线的评估结果更为激进。(2)基于SBFAD方法中的Option 2曲线评估较大尺寸的缺陷可能会呈现非保守的结果。材料的应变硬化指数（n）值对Option 2曲线几乎没有影响，而随着n值的减小，Option 3曲线会缓慢上移，随着n值的增大，SBFAD曲线的截止线值呈明显递减趋势。(3)现有的Option 2曲线...     

输油管道参数的统计分析与安全评定

为了确保管道的结构完整性,对一条含裂纹输油管道的失效概率进行了评定.分析了这条输油管道的主要结构与力学参数,确定了这些参数的概率特征.对管道上的表面半椭圆裂纹,利用失效评定图方法建立了管道断裂失效的极限状态函数,用Monte Carlo模拟方法求解失效概率.通过随机抽样计算,在失效评定图上直观地显示了评定点的随机分布情况,得到了管道母材和焊缝的失效概率,并表明了影响失效概率的敏感性因素.所提出的方法适用于油气管道的安全评定,具有工程实用价值.     

基于BS7910标准含埋藏裂纹缺陷X80长输管线的二级安全评定

以X80长输管线为研究对象,基于“合于使用”的原则,针对在管线实际生产过程中检测到的埋藏裂纹缺陷进行安全评定。评定过程中采用BS7910-2005标;住中的二级评定方法,对管道焊缝中存在的不同位置、间距和数量条件下的埋藏裂纹缺陷进行安全评定。评定结果表明,6处埋藏裂纹缺陷均在标准允许范围内,满足“合于使用”标准,管线可以正常运行。     

X80管线钢管环焊缝二级安全评定研究

根据英国结构完整性评定方法BS 7910:2005标准,在给定裂纹尺寸、载荷条件下,针对国产高铌X80管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹、埋藏裂纹进行二级安全评定。根据母材、全焊缝拉伸试验和CTOD（裂纹尖端张开位移）试验结果,建立了高铌X80管线钢管环焊缝接头的二级评定曲线。结果显示,评定点均在评定曲线范围内,说明该结构是安全的。研究结果为国产高铌X80钢管的工程应用提供了依据。     

����ʧЧ����ͼ���������߿ɿ��Է���

由于失效评定图能反映油气管道断裂的不同形态，所以基于失效评定图的可靠性分析能确定油气管道的弹塑性断裂失效概率。文章介绍了采用可靠性指标评定管线的安全状况，提出了可靠性指标的计算方法，研究了可靠性指标的影响因素及变化规律。提出了失效评定图中的等可靠性指标线的概念，并根据油气管线工程的目标安全性水平，在失效评定图中作出了相应的等可靠性指标线，从而可以根据评定点在失效评定图中的位置，迅速确定管线的安全水平。     

含缺陷海底管线安全评定系统研究

针对海底管线可能存在的缺陷类型,考虑缺陷尺寸、工况载荷、断裂韧度和力学强度等参数,基于权威评定规范,应用面向对象的编程语言VB开发了含缺陷海底管线安全评定系统分析软件。介绍了该系统的基本模块及功能特点。应用该系统对胜利埕岛油田某海底管线的2个检测缺陷进行了评定分析。结果表明,评定系统能够进行海底管线各类缺陷的安全分析计算,并将结果绘成失效评定图,给出可视化评定结论,为海底管线安全评定及管理提供了科学方法。     

Nb-Cr X80管线钢管焊接接头可靠性分析

在力学性能测试的基础上,应用英国标准协会BS 7910-2005标准对两种不同焊接工艺下的Nb-Cr X80管线钢焊接接头含裂纹型缺陷的失效评定进行了研究。结果表明,同一焊缝二级评定中,由于2B级评定相对于2A级采用了真应力一真应变数据,因而更能反映所评定材料的抗断裂性能。对于相同尺寸的表面裂纹和埋藏裂纹,表面裂纹的危险性要大于埋藏裂纹;对于埋藏裂纹,其在焊接接头中的位置影响评定结果,距离表面越近,其危险性越大。当环焊缝接头存在尺寸为3．2mm×1mm的裂纹时,各评定点均在评定曲线可接受范围内,表明焊接接头的结构是安全的。     

天然气长输管道的定量风险评价方法

定量风险评价是天然气管道安全管理的有效方法,通过风险评价,可以将管道事故可能造成的灾害风险降低到可接受标准以下。在对天然气长输管线风险分析的基础上,指出造成事故灾害性后果的主要方式是热辐射和冲击波。对天然气管道事故率、事故后果进行了分析,得出了热辐射引起的人员死亡概率的计算方法。天然气管道的风险可以用个人风险和社会风险进行定量评价,介绍了定量计算个人风险和社会风险的方法,并结合实例进行了计算和分析。     

含埋藏裂纹缺陷X80长输管线的安全评定

应用GB／T 19624-2004对含埋藏裂纹缺陷的长输管线进行安全评定,评定过程中选取了4种不同壁厚的X80管段进行简化评定,绘制出了失效评定图并给出了容限裂纹尺寸。基于GB／T 19624-2004中的简化评定,开发出了含埋藏裂纹缺陷的长输管线安全评定系统,该软件减少了安全评定过程中计算的工作量,提高了长输管线的安全评定工作效率,降低了评定的难度。