高压油气输送管道疲劳寿命预测研究

通过对X60和X80钢级埋弧焊管疲劳裂纹扩展试验的研究,分析了不同钢级及应力比对埋弧焊管裂纹扩展速率的影响,并模拟停输工况对X80级准1 219 mm×22.0 mm埋弧焊管的疲劳寿命进行了分析计算。研究结果表明,应力比和钢管材料本身抗裂纹扩展能力对裂纹扩展速率有明显的影响。在单一模拟工况下,X80级准1 219 mm×22.0 mm埋弧焊管疲劳寿命为76年,有足够的疲劳寿命安全裕度。     

含缺陷油气管道剩余疲劳寿命的预测

采用Paris公式计算分析了含轴向表面裂纹油气输送管的疲劳裂纹扩展过程 ,通过含缺陷油气输送管的全尺寸实物疲劳试验 ,对所采用的含缺陷管道疲劳寿命预测方法的计算结果做了实验验证 ,结果表明 ,含缺陷管道的疲劳寿命数值计算结果与实物试验结果基本吻合 ,采用Paris公式以及Zahoor等提出的管道表面裂纹尖端应力强度因子表达式进行油气输送管道的疲劳寿命计算分析是可行的。由分析和计算得知 ,含表面裂纹缺陷钢管疲劳加载周期为 1465次 ,考虑安全裕度 ,其剩余疲劳寿命约为 2 0a。含外表面裂纹疲劳扩展过程分为疲劳裂纹稳定扩展和疲劳裂纹快速失稳扩展两个阶段 ,前者的扩展周期较长 ,后者的扩展周期相对较短。     

管道含外表面裂纹时的疲劳寿命预测研究

为有效预测含外表面裂纹管道的疲劳裂纹扩展寿命,基于扩展有限元方法,计算了不同管道半径厚度比、裂纹形状参数、裂纹相对深度下的管道外表面裂纹的应力强度因子。研究结果表明:管道外表面裂纹形状因子随裂纹相对深度的增加而增大,且随着裂纹形状参数的增大,其增加趋势更加显著;裂纹相对深度相同时,裂纹形状参数越大,裂纹形状因子越大;管道半径厚度比对管道外表面半椭圆裂纹形状因子的影响较小。在此基础上,建立了管道外表面裂纹应力强度因子的工程计算模型及基于Forman方程的含外表面裂纹管道的疲劳寿命预测模型。同时,开展了0Cr18Ni10Ti材料管道的三点弯曲疲劳试验,试验结果验证了所建含外表面裂纹管道疲劳寿命预测模型的有效性。该疲劳寿命预测模型可为管道结构工程设计提供参考。     

含双裂纹缺陷海底管道疲劳寿命的分析

裂纹缺陷是制约海底油气管道正常运行的关键因素,裂纹会引起管道运行期间的泄漏、断裂,双裂纹共同作用对管道的破坏更为严重。该文研究了含双裂纹缺陷管道的疲劳寿命变化规律,计算了裂纹与管道轴线夹角的变化,双裂纹之间夹角和距离变化对管道疲劳寿命的影响,并对其进行敏感性分析。结果表明,双裂纹之间夹角和距离固定,疲劳寿命随着裂纹与管道轴线夹角的增加而降低,但是变化率逐渐增加;裂纹与管道轴线夹角固定,双裂纹之间夹角和距离变化时,疲劳寿命曲线会出现多个极值点,极小值多出现在夹角为90°时。分析结果可以为海洋工程的实际情况提供参考。     

金属材料疲劳设计及裂纹扩展规律研究与应用

以裂纹的扩展速率为结构损伤判据,分析了几种疲劳裂纹扩展速率计算公式及各自的适用范围;应用Paris公式及Miner线性累积损伤理论对石油管汇中三通管件的疲劳寿命进行了分析。结果表明,以裂纹的扩展速率为判据来估算构件的疲劳寿命是可行的。     

基于可靠性评价的含缺陷核压力管道疲劳寿命预测方法

含缺陷压力管道经缺陷评定合乎使用后,其疲劳寿命的估计具有重要的工程意义。将整个含缺陷压力管道作为一个整体,分析了含缺陷压力管道的疲劳裂纹扩展特点,提出了相应的含缺陷压力管道疲劳寿命的计算过程,并在基于可靠性评价的基础上,给出了核压力管道的可接受失效概率,最终得到了含缺陷核压力管道疲劳寿命预测方法。     

缺陷管道疲劳寿命预测新模型及试验验证

传统的韧性控制单参数疲劳寿命预测方法不适用于高韧性管线钢的疲劳寿命预测。鉴 于此,根据Paris疲劳裂纹扩展速率公式da/dN=c(ΔK)n,基于失效评估图(FAD)技术,同时 考虑疲劳裂纹扩展对裂纹尖端应力强度因子和参考应力的影响,建立了对管道疲劳寿命进行预测 的新模型,并通过自行研制的一套用于油气输送管道全尺寸实物疲劳试验系统做了验证。结果表 明:新模型计算结果为试验结果的1/2左右,从疲劳寿命预测角度是完全可接受的,具有一定的 工程安全性。     

焊趾表面裂纹的形态发展曲线与疲劳寿命预测

以作者开发的焊趾半椭圆表面裂纹应力强度因子数据库ＳＩＦＳＣ及基本模式法为基础，给出了应力场中焊趾表面裂纹在疲劳扩展过程中形态变化规律及寿命的工程分析方法，并用这个方法计算了一些焊接头在一些典型外加应力场和残余应力场中的裂纹形态发展曲线（ＣＡＤＣ）。只有按裂纹扩展的自然途径，即按ＣＡＤＣ来计算，才能得出正确的疲劳寿命估算。残余应力及角接接头中夹板的存在对疲劳寿命有不可忽略的影响。     

主蒸汽管道寿命预测方法综述

介绍了主蒸汽管道的以持久强度试验为主的综合分析法、蠕变曲线逐步外推法和基于蠕变-疲劳损伤的方法等几种剩余寿命预测方法,并对相关方法做了简要评述。     

融合腐蚀速率与数据驱动的油气管道寿命预测

油气管道在复杂恶劣的运行条件下会受到各种腐蚀因素与管道自身退化的影响,大幅降低管道运行的安全性和可靠性。为提高管道寿命预测的准确度,建立了一种融合腐蚀速率模型和数据驱动的寿命预测方法。首先根据管道的历史退化数据建立维纳退化模型,其次利用腐蚀速率模型对漂移系数进行描述,从而估计模型中的未知参数,最终获得管道剩余寿命的概率密度函数及预测值。以某腐蚀油气管道的退化数据为例,验证该模型的准确性。研究结果表明：结合维纳过程和数据驱动模型,将影响管道腐蚀的外部环境因素和管道自身退化数据充分利用,能够有效预测管道的寿命,具有较好的可行性与适用性。研究结果可为油气管道维修策略制定提供参考。     

高韧性螺旋焊缝钢管疲劳寿命预测

采用小尺寸弯曲试样进行裂纹扩展速率（da/dN）试验,测定了某特定规格和使用工况的X70钢螺旋焊缝钢管母材和焊缝区的疲劳裂纹扩展速率。试验表明,该螺旋焊缝钢管母材区和焊缝区的裂纹扩展速率不同,焊缝区疲劳裂纹扩展速率快于母材区。通过测得的螺旋焊缝钢管疲劳裂纹扩展数据,对该钢管进行了服役寿命预测和评估。预测结果表明,该螺旋焊缝钢管焊缝区疲劳寿命明显低于母材区,其母材区疲劳寿命可超过30 a。     

俄罗斯干线油气管道焊接加热方法探讨

提出了干线油气管道焊接加热的优点和必要性;介绍了俄罗斯焊接加热的技术规范,并与美、英两国的焊接加热方式进行比较。阐述了俄罗斯干线油气管道焊接加热的方法及专家对这些方法的分析和探讨,并针对俄罗斯焊接加热的相关技术文件提出了补充和修改建议。最后,对我国管道焊接加热方式提出了建设性意见。     

油气管道多凹痕缺陷相互作用有限元分析

文章系统分析了同类凹痕缺陷同轴分布情况下,缺陷深度与油气管道壁厚之比从20%变化至80%条件下最大凹痕作用间距问题。结合现场机械损伤的具体情况,利用有限元分析软件ANSYS100,同时以现场试验数据为基础,分析了相邻凹痕在不同间距下的相互作用情况及对油气管道应力分布的影响规律。突破了传统油气管道安全可靠性评价中,缺乏考虑缺陷深度、缺陷长度和操作压力等多因素影响下多缺陷间相互作用的情况。     

海底油气输送焊接管线的疲劳评定

以旅顺至大连海底油气输送焊接管线为例,依据英国BS7910标准中的疲劳评定规程,对管线敷设过程中受到周期循环海浪施加在管线上的震动(ⅤⅣ)载荷作用时管线的疲劳性能进行了工程临界评定,得到了不同水深、不同敷设跨距、不同缺陷形式和位置及不同错边量条件下管道焊接接头的使用寿命,为海底管线敷设工程的定期维护提供了理论依据.     

长输油气管道焊接方法及焊材选用

介绍了国内外长输油气管道的三种主要焊接方法：手工焊、半自动焊和全自动焊，重点阐述和分析了国内近几年新建管线不同焊接方法的使用情况，同时对不同焊接方法的选用情况和管线钢与焊接材料的匹配进行了一定的探讨和研究。     

基于ICS-GRNN的油气管道剩余强度预测技术

为提高腐蚀管道剩余强度的预测精度,深入分析影响管道剩余强度的主要因素,通过广义回归神经网络（GRNN）对剩余强度进行有效预测,采用改进的布谷鸟搜索算法（ICS）对光滑因子进行寻优,建立了基于ICS-GRNN的管道剩余强度预测模型,并与其他模型进行了对比。结果表明,ICS算法较CS算法提前88次迭代达到收敛条件,具有更快的迭代速度;ICS-GRNN模型的平均相对误差和希尔不等系数均最小,分别为1.92%和0.43,与其他模型相比,预测精度和鲁棒性最好,预测时间最短。研究结果可为进一步确定腐蚀管道的后续承载力和服役状态提供参考。     

基于PCA-SVM的油气管道腐蚀速率预测技术研究

为了对油气管道的腐蚀速率进行有效预测,对影响油气管道腐蚀速率的原因进行了梳理和总结。应用PCA主成分分析法对10大影响因素进行降维处理,选取累计贡献率大于98%的前8项影响因素代替原所有影响因素,忽略流速和压力的影响,利用LS算法对惩罚因子C、核参数σ和不敏感参数ε的取值进行了寻优。对PCA-SVM、PCA-BP、PCA-GRNN和PCA-WNN四种腐蚀速率预测模型进行对比,其中PCA-SVM模型的预测效果最好,平均绝对误差为1.04%,均方根误差为0.01339,但训练时间比其他模型长,今后应集中进行算法优化。     

国内外油气管道检测监测技术发展现状

随着管道完整性管理技术水平的迅速发展和油气管道安全运行的实际需要,管道施工质量的检测与在役管道的安全监测技术已受到业界的特别重视,各种管道检测监测技术也随之蓬勃发展起来。文章就当前国内外油气管道检测与监测技术发展状况进行了系统介绍,并指出了未来的发展方向,具体包括管道内检测技术的漏磁检测技术、超声检测技术,管道监测光纤传感技术,管道焊接无损探伤技术的相控阵超声检测技术、数字射线检测技术、超声导波检测技术等。     

石油输送管线的疲劳裂纹扩展与寿命预估

用紧凑拉伸（CT）试件，测试了API5LX52管材及焊管接头的疲劳裂纹扩展速率，根据泵站的载荷谱，估算了管线的服役寿命。指出管线运行载荷谱及焊管缺陷对石油管线的服役寿命有重要影响。减少运行中管线的压力波动。消除焊趾缺陷。严格焊管生产的无损检查，对延长管线的服役寿命有重要作用。