含轴向缺陷管道的爆破压力计算方法研究

对含轴向缺陷管道的爆破压力做了研究,将几种国际上流行的计算管道爆破压力公式中的流变应力以及鼓胀系数进行重新组合,并将计算结果与试验数据进行比较,得出流变应力是影响爆破压力的主要因素,并且得出在相同的鼓胀系数下,采用BS7910中的流变应力计算结果更接近试验数值。在用NG-18方程评价或计算管道的爆破压力时,采用修正后的ASME B31G准则中的鼓胀系数和BS7910中的流变应力是一种比较理想的结合。     

非线性有限元法用于腐蚀管道失效压力预测

采用非线性有限元法建立了含缺陷管道爆破失效的数值模型,以此预测腐蚀缺陷管道的失效压力。分析了模型中的单元划分、材料模式、非线性求解方法、失效判据等技术要点,对不同管材、规格以及缺陷尺寸的全尺寸管道爆破试验结果进行了分析和计算,验证了所建模型的准确性。基于有限元计算结果,同时考虑缺陷长度、深度、宽度等因素的影响,拟合出含缺陷管道的失效压力预测公式,与其他方法以及试验结果相比,该公式计算误差较小。     

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。     

基于等效体积法的含缺陷海底管道完整性失效判据研究

海底管道的缺陷是威胁海底管道安全运行的重要因素。为了改善现有失效准则的局限性,更准确地研究管道损伤对X60海管的影响,建立有限元模型,并利用真实爆破压力对模型进行验证,分析70组含不同缺陷管道失效时云图中各应力区域的等效体积,总结出缺陷参数对管道失效模式的影响规律;并引入抗拉强度和垮塌载荷,得到一种基于等效体积法的含缺陷海底管道完整性失效判据,在该判据的基础上拟合出失效压力计算模型。研究表明：采用塑性垮塌失效模型是最适用于该管道的现有失效判定方法;缺陷的长度、深度对管道的失效模式影响较大;对比现有准则,基于等效体积法的失效判据可以定量描述含缺陷管道的失效条件;失效压力模型可用于X60管道失效压力的预测,进而验证了失效判据的适用性。     

基于应力设计的管道环焊缝缺陷评估

为了更为准确地评估基于应力设计管道环焊缝的缺陷尺寸,利用C#语言开发了管线钢管环焊缝宽板拉伸试验预制预测评估系统,基于国际上通用的焊缝缺陷评定规范API 1104,采用水平一(图表法)和水平二(失效评定图法)分别在不同的输入参量下对X80管线钢管进行了安全评定。结果表明,水平一(图表法)的评估结果更为保守,会低估管道的安全裕度;水平二(失效评定图法)的评估结果具有更好的工程实用性。     

基于超声波检测的管道内缺陷剩余强度研究

利用超声波检测装置对管道内壁的标准缺陷进行检测,将检测结果与标准缺陷的尺寸数据进行对比分析。建立管道内缺陷的三维模型,采用有限元软件ANSYS对其失效压力和等效应力进行研究,分析不同尺寸的缺陷对管道失效压力的影响;同时利用ASME B31G评价准则对缺陷数据进行分析,获得腐蚀缺陷的失效压力和剩余强度。结果表明:超声波检测技术在管道内腐蚀缺陷检测具有可行性与可靠性;当缺陷深度为壁厚的65%以上时,随着缺陷长度的增加,非线性随机有限元预测结果与ASME B31G分析结果比较接近;当缺陷深度约为壁厚的35%时,随着缺陷长度的增加,两者结果相差较大。     

基于ANSYS Workbench有限元法的外腐蚀管道失效压力研究

为确定管道的服役状况、保证管道安全运行、延长管道总体使用寿命以及科学指导管道安全生产管理,需要对管道剩余强度进行准确评估。借助ANSYS Workbench软件,模拟了含有矩形、球形、圆柱形外腐蚀缺陷管道的等效应力,分析了缺陷尺寸对管道失效压力的影响规律。结果表明,不论管道外腐蚀缺陷形状如何,缺陷深度增加均会明显降低失效压力;矩形外腐蚀缺陷的轴向长度、圆柱形外腐蚀缺陷的长度均与失效压力大小呈负相关;矩形外腐蚀缺陷周向长度、球形外腐蚀缺陷半径均对失效压力影响不明显;圆柱形外腐蚀缺陷的半径与失效压力呈正相关。     

吊车载荷作用下直埋热力管道应力分析

针对在吊车载荷作用下直径1 020 mm、壁厚12 mm热水供热管道，先采用加拿大能源管线协会发布的经验公式法对直埋管段进行强度校核，然后采用ANSYS有限元分析软件模拟计算直埋管段及其防护层的应力。结合两种应力算法核算结果对直埋管段及其防护层的安全性进行评估。分析校核结果表明，直埋管段及其防护层均满足强度要求，管道有限元分析结果与经验公式法验算结果基本一致，但是经验公式法无法对防护层的强度进行校核。建议工程项目中分情况采用不同的方法进行应力校核，无保温防护层管道直接采用公式法，设计了保温防护而且有必要考虑防护层强度失效的工况则采用有限元分析方法。     

含缺陷压力管系断裂失效风险分析系统（Ⅲ）——在检修和维护中的应用

针对石油工业管道上可能存在的各种缺陷类型 ,充分考虑缺陷尺寸、工况载荷、断裂韧度和机械强度等参数的不确定性 ,应用含缺陷压力管系断裂失效风险分析系统软件 (SAPP - 2 0 0 2 )计算管道系统中每个独立缺陷的安全概率 ,并对整个管道系统进行断裂失效风险分析。另外 ,在制定管道的检修计划时 ,可以利用该系统的结构应力分析模块方便地确定出管道应力高度集中部位 ,有针对性地选择焊缝并进行射线探伤 ,使管道的安全状况分析更准确。还可以利用该系统软件的分析结果制定出旨在降低失效风险的管道结构改进措施 ,达到缓解应力集中或使应力集中区与缺陷所在位置分离 ,优化管道结构 ,以较低成本提高管道完整性水平的目的。对提高企业压力管道管理水平具有推动作用     

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。     

油气输送管失效事故的调查与分析

在对国内外文献进行分析和现场调查的基础上,综述了油气输送管失效的主要原因。油气输送管线失效事故多为灾难性事故。国外油气输送管失效原因以外力损伤和腐蚀为主,与管线建造年代久、运行时间长有关;国内输送管失效原因以外部腐蚀和内部H_(2)S应力腐蚀为主,与输送管材料设计不尽合理、制造质量和施工质量不良,以及输送介质中腐蚀介质含量超标等因素有关。指出新建管线应加强输送管的材料设计、制造工艺选择、制造质量和施工质量控制、输送介质中有害成分控制和标准化等方面的工作     

基于WSR的岩溶区域管道破坏特征与风险管控措施

岩溶区域乡镇天然气管道不可避免地受到岩土活动的影响,难以抵御土层错动作用和地表破坏所引起的永久性地面位移。在准确把握岩溶区域埋地管道破坏特征的基础上,建立岩溶区域乡镇天然气管道风险管控的物理-事理-人理（WSR）模型,并基于此从物理-事理-人理三个维度提出岩溶区域埋地管道的风险管控措施。研究表明:岩溶区域管道失效的最主要原因是管周土体与埋地管道的力学参数及变形性能差异,管道破坏模式主要分为拉伸破坏与屈曲破坏。为有效开展安全管理,既要注重在明确管道失效规律的基础上控制、减弱乃至消除危险源（物理）,完善管道运行过程中的安全管理及应急处置（事理）,也要运用法律、政策等手段规范相关主体的行为活动、营造良好的外部环境（人理）。     

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。     

基于统计数据与现状分析的管道失效频率计算方法

为了对运行管道完整性进行有效评价,利用自主建立的管道失效数据库统计了管道的基本失效频率,并应用管道风险评分体系综合考察了管道现状,进而修正了管道的基本失效频率。提出了基于统计数据与现状分析的管道失效频率计算方法,给出了5类管道危害因素的修正因子公式,建立了管道风险评分体系。该体系包含第三方损坏、腐蚀、设计制造与施工缺陷、运行与维护误操作、地质灾害5个一级指标,权重分别为0.3、0.3、0.1、0.1和0.2,同时包含相应的27个二级指标,并通过算例演示了其适用性。     

基于管土耦合的海底管跨涡激疲劳分析程序

由于海流冲刷,海底管线在服役期间会在某些管段形成管跨,管跨的涡激振动是引发海底管线疲劳失效的主要因素之一。基于Visual Basic环境开发海底管跨涡激疲劳分析程序,利用所封装的ANSYS软件建立管土耦合非线性管跨有限元模型,依据Miner线性累积损伤理论,采用S-N曲线法计算管跨在海流作用下的疲劳损伤,并与SHEAR7软件的计算结果进行对比验证,开发的疲劳分析程序具有较高的精度和工程应用价值。     

钻柱涡动情况下疲劳损伤浅析

钻柱在井下工作环境恶劣,疲劳破坏是钻柱失效的主要形式。随着对钻柱工作环境的不断认识,理论和实践都证实疲劳破坏是一个累积的过程,疲劳寿命与钻柱在弯曲和扭转组合作用下的交变应力有关。建立了在涡动情况下钻柱的交变力学模型,分析了交变弯曲应力,应用形状改变对构件屈服区进行了渐进分析,扩展了线弹性断裂力学的应用范围,并用Forman模型预测了钻柱的疲劳寿命,使计算结果更加准确,引入疲劳损伤观点为钻柱使用安全性的判断增添了一种新方法,具有较好的应用前景。     

弥散型腐蚀损伤管道剩余寿命预测方法

基于损伤理论,将管壁点腐蚀损伤层材料视作孔洞型均匀损伤材料,通过模拟多孔材料拉伸实验,研究了孔洞型损伤管线钢表观弹性模量和屈服强度退化规律.根据稀溶液理论,导出了腐蚀损伤沿壁厚方向的分布模型.通过腐蚀实验,研究了腐蚀损伤管线钢力学性能随时间的变化规律.根据腐蚀损伤规律,并结合相应的管道应力和强度分析,提出了一种新的点腐蚀弥散损伤管道剩余寿命的预测方法.     

稀乙烯制乙苯／苯乙烯装置失效分析

介绍了干气制乙苯／苯乙烯装置典型腐蚀的失效形态以及对生产的影响,并分析了几种典型腐蚀失效的原因。二氧化碳的弱酸腐蚀是脱非芳塔顶管道及换热设备腐蚀和尾气压缩机转子腐蚀的主要原因,采用高Cr钢是应对二氧化碳腐蚀较为有效的手段。高压凝结水管道的腐蚀失效主要由冲刷腐蚀造成,应增加管道壁厚并将材质更换为15CrMo等较为抗冲刷腐蚀的材质以抑制该类腐蚀。工艺阻聚剂管道的腐蚀失效主要为氯离子造成的孔蚀,主要从材质升级、降低阻聚剂温度以及增加阻聚剂在管道内的流速三方面以消除孔蚀。应力腐蚀是高温部位压力仪表接管的断裂失效主要原因,提高材质的抗应力能力,消除应力腐蚀产生的环境因素是杜绝该类腐蚀失效的根本途径。还对部分易腐蚀的部位提出了设计建议。     

埋地管道极限悬空长度计算

长输管道运行环境复杂,所经地区地质条件多变,外界各种载荷共同作用导致管道悬空,影响管道的安全运营。简要介绍了实际工程模拟计算中常用的悬空管道力学模型。基于埋地管道悬空这种失效形式,选择了最佳的力学简化模型,将理论计算的应力和应变值与ABAQUS有限元分析软件仿真计算的结果进行对照,得出该管材管道的极限悬空长度L=350 m,此时管道的应力取值为517.0 MPa,应变取值为0.61%。