双腐蚀缺陷油气管道剩余强度分析

以X60双腐蚀缺陷油气管道为研究对象,借助ANSYS软件,分析双腐蚀缺陷半径和缺陷深度对其等效应力和剩余强度的影响。结果表明:随着轴向位置的增加,双腐蚀缺陷管道等效应力在屈服极限与抗拉极限之间变化;随着缺陷半径的增大,剩余强度呈增加的趋势,安全性增强;随着缺陷深度的增大,剩余强度呈减小的趋势,安全性降低。所得结论对于油气管道的腐蚀安全评价有一定的参考意义。     

外腐蚀管道剩余强度及剩余寿命的有限元分析

埋地油气管道经常受到外部腐蚀,外壁会出现不同形状的腐蚀缺陷,因此就会产生应力集中降低管道的承压能力,必须对其剩余强度和剩余寿命进行评估。应用ANSYS软件对含外腐蚀缺陷的管道进行分析计算,给出不同缺陷尺寸的管道在5MPa内压作用下的Mises应力,并预测管道在未来某一时间的运行可靠性。计算结果表明,有限元法对于分析管道的剩余强度是可靠的,可为外腐蚀管道的安全评价提供较为准确的相关数据。     

油气管道剩余强度有限元分析

为了分析管道缺陷对管道剩余强度的影响程度,利用ANSYS软件建立了油气管道有限元模型,模拟了管道缺陷,分析了管道缺陷与管道剩余强度的关系,为管道检测与评价提供了参考。     

含体积型缺陷管线表面应力应变状态的有限元模型分析及试验验证

腐蚀是影响油气管道安全运行的主要因素,确定预测腐蚀管道的剩余强度和其剩余寿命的方法有重要意义。应用ANSYS软件对含内腐蚀缺陷管道的三种模型进行有限元分析,得到采用1/4模型计算更简便、高效;由两种边界条件的模拟结果可知,自由边界条件下缺陷中心处的应变数值较高。管道外壁周向应变峰值分别与缺陷直径呈线性关系,与缺陷深度呈指数关系。并利用电阻应变片测量的值,与相同条件下模拟值的偏差不超过5.3%,结果表明,该建模方法是可靠的。     

含腐蚀坑缺陷悬空管道的安全研究

以西一线甘肃段某天然气管线为工程背景,由于土壤长期对管道腐蚀性影响及不良地质作用,含有腐蚀缺陷管道意外产生悬空。利用ASME B31G,DNV RP-F101标准和PCORRC方法对在役含腐蚀坑缺陷悬空管道中允许的腐蚀坑缺陷尺寸进行了确定。基于应变失效准则,建立管道在不同地区的失效判别标准,借助Abaqus有限元分析软件,研究含腐蚀坑缺陷悬空管道的失效位置及腐蚀坑缺陷的长度和深度对管道应力、应变、位移和对管道的安全、极限悬空长度的影响,结果表明,腐蚀缺陷深度系数对管道影响较大,当深度系数k1≥0.4后,管道的安全和极限悬空长度急剧减小,管道极易发生失效。     

埋地输油管道腐蚀剩余寿命预测

针对埋地输油管道的工作特点,研究了长输管道沿线的内压分布,在此基础上建立了基于ASME-B31G标准的腐蚀缺陷极限尺寸模型;根据埋地管道腐蚀失效的特点,以电化学理论为基础,建立了腐蚀缺陷的腐蚀速率模型;将腐蚀缺陷极限尺寸模型与腐蚀速率模型相结合,提出了一种输油管道腐蚀剩余寿命预测模型.     

不同缺陷对套管剩余强度影响分析

借助有限元软件ANSYS对套管在均匀、点状和裂缝腐蚀缺陷下的剩余强度进行了计算。结果表明:均匀腐蚀下套管剩余强度随壁厚减薄而近似线性降低;点状腐蚀套管剩余强度变化为降低—平稳—降低;裂缝腐蚀下套管内压和外压剩余强度变化与点状腐蚀趋势近似,而拉伸曲线只在开始时急剧下降,随后一直保持平稳;腐蚀后套管承载能力由大到小排序为:点状腐蚀、均匀腐蚀、缝隙腐蚀。     

含腐蚀缺陷油气管道适用性评价研究进展

适用性评价是对含腐蚀缺陷的管道能否继续使用以及如何继续使用的定量分析和评估的方法。适用性评价方法由剩余强度评价和剩余寿命预测两个部分组成。阐述了近年来含腐蚀缺陷的油气管道适用性评价方法的进展,重点阐明了评价剩余强度的方法,归纳了预测剩余寿命的途径,概述了腐蚀管道适用性评价领域的发展方向。     

复杂载荷作用下受损管道剩余强度分析方法研究

海底管道上产生腐蚀缺陷后,会使管道的承载能力下降,从而影响管道的安全运行。针对海底的复杂环境,研究了受损管道在内压、弯矩等多种载荷的联合作用下的剩余强度,并得出了解析表达式。为了验证该方法的可靠性,开展了相关实验研究;结果表明,相比于现有方法,所述方法能够获得更加可靠的分析结果,具有广泛的应用价值。     

腐蚀条件下悬空海底管道的受力分析

腐蚀失效是海底管道面临的的主要风险之一。为研究不同腐蚀条件对海底管道强度的影响,通过考虑腐蚀的腐蚀深度、环向角度、轴向长度等各个不同的参数对悬空管道的强度影响,开展了不同腐蚀条件下悬空海底管道的强度评估研究。结果表明:管道的最大等效应力随着腐蚀深度基本成线性变化;悬空管道腐蚀区域上的最大等效应力是随着腐蚀环向角度的增大而减小,在环向角度较小时,最大等效应力随着环向角度的增加减小得较快;在腐蚀长度较小时悬空管道腐蚀区最大的等效应力也较小,但在腐蚀长度到一定的大小之后,腐蚀区的应力大小有一定的起伏,但总体上腐蚀长度对于悬空管道腐蚀区的最大等效应力的影响不大。     

基于多相耦合的含缺陷埋地管道外爆破坏影响因素研究

含缺陷埋地管道受到外爆载荷作用时缺陷处可能会发生贯穿,并进一步引起管道大面积破坏。考虑含缺陷管道与管内流体的流固耦合作用、土体与管道间的接触作用,建立了土体-含缺陷管道-流体的外爆多相耦合模型。基于损伤积累的破坏准则,计算管道缺陷处在外爆载荷作用下的损伤积累比率,分析了管道破坏的损伤积累过程。通过对比不同缺陷深度、形状,探讨缺陷结构对管道破坏的影响;并通过改变炸药量、爆心距,探讨外爆载荷对管道破坏的影响。结果表明:缺陷损伤在壁厚方向外侧大于内侧,二者之间的差值随时间推移而减小,最终二者损伤达到极限使管道破坏。损伤值随缺陷深度的增加而增大,圆形缺陷要比菱形和椭圆形对爆炸波抵抗能力强80%;管道损伤速度随炸药量增加而增大,1 m爆心距比3 m的损伤值高出2140%,管道破坏对爆心距的敏感度高于炸药量。研究成果可为工程爆破施工和预防含缺陷管道的外爆破坏提供参考。     

国外油气管道缺陷评估方法评介

油气管道在服役过程中,难免由于安装不当、地质环境变化、有害介质腐蚀和海水冲蚀等产生各种损伤和缺陷,正确评价这些缺陷对管道强度、寿命和安全性的影响对保障油气管道的安全运行,避免经济损失和保护生态环境具有重要的意义.详细介绍了国外油气管道焊接、腐蚀、机械损伤等缺陷评估的主要方法,评述了这些方法的适用条件和评价流程.     

基于声发射的电化学充氢时间对X100管线钢力学性能和断裂韧度的影响

X100在海洋石油领域具有广泛应用前景,服役过程中不可避免受到氢的影响。以API X100管线钢为研究对象,通过电化学试验和声发射监测等试验方法,研究不同电化学充氢时间对管线钢力学性能和断裂韧度的影响;结合微观形貌,探究充氢时间与X100管线钢作用机理。结果表明：管线钢本身具有良好的强韧性,电化学引入氢后,材料的屈服强度和抗拉都会降低,且随着充氢时间的增加,性能恶化加剧。充氢后,材料性能的恶化,主要归因于引入的氢会扩散到材料的应力集中缺陷处,与缺陷处组织发生交互,最终导致材料性能变化。研究结果可为高强钢服役时的性能劣化预测及开裂监控提供依据。     

Failure probability of corrosion pipeline with varying boundary condition

This paper presents the effect of external corrosion, material properties, operation condition and design thickness in pipeline on failure prediction using a failure probability model. The predicted failure assessment for the simulated corrosion defects discovered in corroded pipeline is compared with that determined by ANSI/ASME B31G code and a modified B31G method. The effects of environmental, operational, and random design variables such as defect depth, pipe diameter, defect length, fluid pressure, corrosion rate, material yield stress and pipe thickness on the failure probability are systematically studied using a failure probability model for the corrosion pipeline.     

面向超声导波检测的管道腐蚀建模及仿真实现

超声导波技术被大量应用于管道腐蚀的检测与评估。腐蚀是实际管道中的主要缺陷形式,管道腐蚀缺陷形貌多样且复杂,针对管道腐蚀导波检测的很多研究是通过仿真手段开展的。常用的缺陷简化模型不能充分反映实际腐蚀缺陷的复杂程度,有可能造成分析结果的偏差。本文在分析腐蚀特点基础上提出了基于W-M分形函数的腐蚀仿真模型,研究了管道腐蚀缺陷的有限元自动建模仿真方法,并通过分析讨论超声导波检测不同腐蚀缺陷的仿真结果对模型的有效性进行了验证,结果证明基于本文提出的腐蚀模型所得缺陷回波可提供更丰富的缺陷信息,有利于揭示管道腐蚀特征与导波信号之间的量化关系。本文的研究成果可为进一步分析管道腐蚀缺陷的检测评估建立理论基础。     

An effective defect identification scheme in pipeline ultrasonic testing

The identification of a defect from its pulse-echo ultrasonic signal is a difficult task but greatly significant for defect evaluation in pipeline ultrasonic testing. In this work, an effective defect identification scheme, which uses the deconvolution technique, is developed to identify the ultrasonic signals from simulated defects with two different shapes (a notch and a transverse cylindrical cavity) on a pipeline specimen. A DSF (Defect Similarity Function) defined as a deconvolution of a target signal by a reference signal is used to classify the defects. Experimental results indicate that the DSFs for the same type of defect-reference signals are narrow impulselike patterns with larger amplitudes, while those for the different types of defect-reference signals are broad impulselike patterns with relatively smaller amplitudes. Furthermore, the DSF is sensitive to defect shapes but non-sensitive to the measuring distance and defect size. Therefore, the defects can be identified from the pattern of the DSF. The proposed technique shows great potential for the identification of defects via ultrasonic signals in the pipeline inspection. This text was submitted by the authors in English.     

缠绕层表面缺陷对CNG-2复合气瓶爆破压力的影响

为了研究复合材料层表面缺陷对于CNG-2复合气瓶爆破压力的影响,通过考察实际的表面缺陷形状,将复合层表面缺陷简化为一定尺寸的矩形槽。对带有2 mm深度矩形槽型缺陷的复合气瓶进行爆破试验,并利用有限元数值计算软件ANSYS计算其爆破压力,以分析2 mm深矩形槽型缺陷对气瓶爆破压力产生的影响及其原因。结果表明,矩形槽型表面缺陷对于气瓶内衬应力的影响并不明显,而对缠绕层应力影响较大,缠绕层矩形槽型缺陷底面的应力超过复合材料抗拉强度保证值,使得复合气瓶爆破压力减小。     

基于概率断裂力学的管道失效分析

针对油气管道的断裂失效模式以及失效分析过程中存在的不确定性，结合概率断裂力学和安全评定规范，提出了管道缺陷失效概率计算方法。根据主要评定参数：缺陷尺寸、工况栽荷、断裂韧性、机械强度的分布特征，对各随机变量模拟抽样，应用Monte Carlo数值计算方法确定管道上各缺陷的失效概率。可靠性失效评定方法确实反映了评定参数客观存在的不确定性，克服了确定性失效评定方法的缺点，具有极高的应用价值。