含点蚀缺陷金属压力管道剩余强度的无缝表征模型

针对API-579标准中只能离散的评估给定的8种标准模态下含点蚀缺陷金属压力管道的剩余强度及其安全性的问题,文中提出了点蚀面积占有比的概念,分别建立了它与剩余强度因子和剩余壁厚比之间的对应关系,基于此,提出了剩余强度的无缝表征模型。该模型不仅可以表征API-579标准中给定的8种标准模态下含点蚀缺陷的管道的剩余强度,还可以表征任意给定的介于这8种点蚀标准模态下管道的剩余强度以及评价其安全性。该模型为有效预测含点蚀缺陷管道动态剩余寿命提供了可能。     

含体积型缺陷管道的剩余强度评价

由于管道输送介质易燃、易爆等特点,管道一旦失效,发生泄漏,输送介质将迅速扩散,遇到火源就会剧烈燃烧,甚至爆炸,其后果是灾难性的。为了防止管道意外事故的发生,采取适当的方法对含体积型缺陷管道的剩余强度作出评价。基于含体积型缺陷管道的受力情况,应用ABAQUS有限元分析软件模拟缺陷管道的力学行为,计算含体积型缺陷管道的失效压力,分析缺陷长度、缺陷深度以及缺陷宽度与失效压力的关系,得出管道允许存在的最大缺陷尺寸。依据该尺寸对含体积型缺陷管道作出继续使用、降压、修复、更换等方案选择,以此保证油气管道的输送安全。     

基于磁梯度测量的金属管道焊缝与缺陷检测实验研究

油气管道作为我国跨地域油气资源流动及交换的主要途径,拥有极高的国家战略意义,因此对其进行损伤检测与评价显得尤为重要.金属磁记忆检测是新兴的管道缺陷检测与识别方法,它可以检测金属构件上以应力集中为特征的危险区域,因为利用的是天然磁场,具有不需要磁化装置、不需要耦合剂等优点而被广泛地应用于管道检测.本次研究基于实验室场地钢...     

油气管线裂纹型缺陷的疲劳寿命预测

利用文献数据,采用Paris公式计算和分析合轴向表面裂纹的油气输送用X60管线钢的疲劳裂纹扩展过程,通过对比舍裂纹缺陷油气输送管的全尺寸实物疲劳试验结果,对所采用的基于失效评定图技术的含裂纹缺陷管道疲劳寿命预测方法的计算结果进行了间接的试验验证。结果表明,含缺陷管道的疲劳寿命数值计算结果与试验结果相吻合,采用小试样测试结果经Newman法修正后进行油气输送管道的疲劳寿命计算和分析是可行的。     

腐蚀管道剩余强度评价的基本方法

管道在长期的运行中不可避免会出现腐蚀，腐蚀缺陷的破裂是管道的主要失效形式。根据腐蚀管道的缺陷形貌将腐蚀分为均匀腐蚀、局部腐蚀和点蚀。采用双剪应力准则分析了腐蚀缺陷管道剩余强度的塑性极限承载能力，所建立的模型考虑了管道现场条件和室内爆破实验条件的差异，并提出了均匀腐蚀、局部腐蚀和点蚀管道剩余强度的分级评价方法和步骤，评价的精确性、评价所需数据资料的多少、评价人员的技能和完成评价分析的复杂性随级度的提高而增加。根据加拿大NOVA公司的爆破实验结果，可以验证该方法比美国ASME B31G和API579所推荐的方法更为接近于工程实际。     

基于激光点云数据的排水管道形变类缺陷定量检测技术

排水管道变形和起伏是常见的管道结构性缺陷,而管道CCTV(Closed Circuit Television)检测成果由于无法得到准确的管道三维空间参数,在人工缺陷判读时,常常出现漏判和误判情况。为此,本文提出了基于激光点云数据的管道变形类缺陷自动化识别方法,通过计算管道点云截面拟合椭圆相关信息,给出了管道变形缺陷表征参数和基于随机一致性抽样的管道起伏表征参数计算方法。实证结果表明,该方法可以准确得到管道变形和起伏缺陷的位置、等级及长度等关键信息,且在管道变形缺陷识别的准确率上优于人工CCTV缺陷判读。本研究表明,相比于传统的CCTV检测,三维激光检测成果在管道缺陷定量化检测方面具有检测精度高、数字化应用强等优势,具有良好的三维可视化及自动化处理发展前景。本研究实现了管道变形和起伏缺陷的三维激光定量检测,进一步地,可构建更全面的管道缺陷三维激光点云特征参数,实现全类型缺陷管道三维激光自动化检测与评估。     

油气管道特殊缺陷的漏磁信号识别方法

针对油气管道特殊缺陷的识别问题,分析了凸形缺陷和凹形缺陷的漏磁信号产生机理.以补板代表凸形缺陷,采用COMSOL有限元仿真软件建立管道补板与凹形缺陷漏磁检测模型,对其漏磁信号分布特点进行仿真计算.搭建管道漏磁内检测永磁励磁实验平台,结果表明:管道上补板(凸形缺陷)漏磁信号特点呈先减小后增大变化趋势,轮廓呈凹形分布;管道上凹形缺陷漏磁信号特点呈先增大后减小变化趋势,轮廓呈凸形分布.通过信号分布特点可准确识别补板缺陷,实验结果与理论分析具有很好的一致性.     

埋地油气管道腐蚀研究

关于埋地油气管道腐蚀研究一直都是油气储运及集输工程的一个重要课题.阐述埋地油气输送管道腐蚀的主要形式及机理.在输油管道的内腐蚀、杂散电流干扰、应力腐蚀开裂、涂层失效等方面进行了分析,探讨高强度管道钢腐蚀中最突出的问题.     

基于BS7910的含焊接缺陷管道的评定方法

焊接缺陷是工业管道系统中最常见的缺陷,而管道系统中由于焊接缺陷引起的事故屡屡发生,因此管道焊接缺陷评定对于管道的安全运行具有重要意义.通过对R6、API 579、SINTAP和BS7910等国外评定技术的比较,确立了采用英国标准BS 7910-1999<金属结构中缺陷验收评定方法导则>的评定技术路线,对含焊接缺陷的压力管道进行评定,从而区分出严重焊接缺陷和非严重焊接缺陷.     

基于多向交流电位降技术的管道裂纹腐蚀检测方法

管道长期输送含有大量腐蚀成分的原油和天然气,会严重腐蚀管道内壁,产生裂纹缺陷,降低油气管道的工作性能。交流电位降技术可用于检测油气管道的内腐蚀缺陷。该方法的核心是根据交流电流在金属构件内的分布满足趋肤效应,不同的裂纹缺陷对渗透电流场分布存在不同影响,进而改变测量电压值,因此可以通过检测电压值的变化来检测腐蚀情况。但是目前交流电位降技术只能检测固定方向的裂纹缺陷,对位置随机的裂纹求解准确度低,尤其是电极连线方向与裂纹方向夹角小于45°的缺陷不能求解。为了提高随机裂纹的检测精度,提出了多向交流电位降法,即向被测管道施加不同方向的激励电流,使裂纹方向与电流极连线方向的夹角（余角）范围从0°～90.0°变为67.5°～90.0°。仿真和实验结果表明,裂纹方向与电流极连线方向的夹角越接近90°,测得的电压与原始电压的比值越大,此时的电压比值随裂纹深度变化越接近指数分布。所提出的多向交流电位降法能有效地扩大裂纹检测范围,提高随机裂纹的检测精度,为更好地监测输气管道状况,维护管道运输安全提供了新的技术手段。     

外腐蚀管道剩余寿命的有限元分析

预测油气管道的剩余寿命, 对避免管道泄漏事故的发生和节省维修费用具有重要意义。针对国内某成品油管道开挖点处的两个腐蚀缺陷, 基于有限元分析方法, 建立了管道椭球形缺陷的三维有限元结构模型。以管道实测缺陷尺寸为依据, 在已知腐蚀速率的情况下, 采用非线性分析技术对腐蚀管道进行了应力分析, 依据塑性极 限状态失效准则预测了管道的剩余寿命。结果表明, 两个腐蚀缺陷的剩余寿命分别为8a和1 3a, 预测结果可为管道的维护维修提供理论依据。     

一种基于场指纹法的金属管道小腐蚀坑的求解方法

针对场指纹法(FSM)对小腐蚀坑检测精度偏低的问题,根据小腐蚀坑会对被测管道的电流分布产生影响的现象,提出一种细分的电阻链网络模型,利用主辅电压和细分电阻网络的特定关系来准确求解小腐蚀坑,并且分析发现不同位置、不同深度和不同直径的小腐蚀坑对主辅电压有着特定的影响,进而提出了一种利用主辅电压来准确求解小腐蚀坑的方法.该方法的本质在于引入了多个已知参量,从而可以求解出多参量的小腐蚀坑.理论分析和实验表明,提出的求解小腐蚀坑的方法能够有效提高小腐蚀坑的检测精度,发展并完善了FSM方法.     

海洋环境下X52管线钢的腐蚀行为研究

海洋环境下的油气管道（X52管线钢）极易受到腐蚀的影响。采用电化学测试技术,并通过观察腐蚀形貌的方法,分析了海洋环境下溶解氧质量浓度、pH、静水压力对X52管线钢腐蚀行为的影响。结果表明,随着环境pH的升高,X52管线钢腐蚀减缓;随着溶解氧质量浓度和静水压力的升高,X52管线钢腐蚀加剧。在不同条件下,X52管线钢的腐蚀行为受阳极活化溶解控制,并且出现局部点蚀现象。     

渤海超期服役海底管道路由调查及悬跨状态评估

海底管道是海洋油气田的生命线,然而随着服役时间的累积,越来越多的管道达到设计使用寿命,出 现超期服役隐患。采用工程物探调查设备调查了超期服役海底管道的悬跨、裸露及埋藏状况。采用海底管道评估 软件系统,对海底管道临界悬跨长度、悬跨段疲劳寿命进行了评估,以期掌握管道的服役状态,并为管道维护决策提 供支持,从而规避运行风险,提高管道运营的安全性。     

含硫油气对管道内壁的腐蚀机理及其防护措施研究

综述了国内外油气管道防腐技术的应用及研究进展,分析了含硫油气对管道内壁的腐蚀机理及特点,探讨了保护层、电化学保护以及添加缓蚀剂等工艺和材料防护措施在含硫油气管道中的应用。     

基于有限元分析的管道腐蚀缺陷生长预测模型

由于服役环境的影响,管线钢表面不可避免的会出现腐蚀缺陷,腐蚀处会产生应力集中,促进裂纹形核。基于有限元方法建立了用于预测腐蚀缺陷形貌发展的应力和电化学多物理场耦合模型。在模型中采用了变形几何和动态网格技术,用以研究X70管线钢在海泥模拟溶液中的应力腐蚀行为和腐蚀形貌随时间发展情况。结果表明,机械⁃电化学效应对应力腐蚀裂纹的形核具有重要作用;较小的腐蚀缺陷宽度使应力集中程度加大,电极电位负移,腐蚀速率增大;随着操作压力增大,腐蚀缺陷底部的管壁出现大面积的高应力集中区域,因腐蚀导致的金属损失面积增大。     

基于WebGIS的油气管道风险等级区划研究

安全管理是油气管道十分重要的管理工作之一。作为一种方法,基于WebGIS的风险等级区划能够提升安全管理水平。以ArcGIS Server作为WebGIS开发系统,SQL Server作为存储管道数据的数据库,采用ArcSDE作为GIS服务器,构建了基于WebGIS的油气管道信息管理系统;结合管道的实际情况,对Kent M W的风险评分法进行修改;引入层次分析法对专家评分水平进行综合评定,提出了油气管道风险等级区划方法。实例表明,基于Web GIS的改进的风险区划方法直观、简单易用。     

内衬GFRP防护复合管壁原缺陷坑处应力重分布规律分析

为了深入研究内衬GFRP防护复合管壁在其原管道内腐蚀缺陷坑处的应力重分布状态以及其修复的效果,利用弹塑性力学中的平衡微分方程,建立了管道内腐蚀缺陷处的数学模型,采用有限单元法建立了含单个腐蚀缺陷的管道模型,并通过改变腐蚀缺陷坑的深厚比,将修复前后腐蚀缺陷坑处的应力状态进行对比分析。分析结果表明,腐蚀缺陷坑的深厚比对管道的应力分布有着显著的影响,所以在进行管道安全评估时应注意腐蚀坑深度的影响;在腐蚀缺陷坑深厚比0.1到0.8的分次增加的过程中,管壁腐蚀缺陷处的周向应力,径向应力,Mises应力都有增大的趋势;修复前腐蚀缺陷坑处的周向应力和Mises应力相近,径向应力较前两者小,三者中周向应力最大;在修复前后,管道腐蚀缺陷处的控制应力一般是周向应力,管道的失效可依据周向应力进行判断;修复后的内衬GFRP防护复合管壁,原始腐蚀缺陷坑处发生了应力重分布,其周向应力与Mises应力均有减小,修复效果明显。     

基于弱磁效应的管道应力检测技术

应力集中是造成铁磁性金属管道破坏的主要原因，通过应力的有效检测，可对金属管道的使用状态进行预判，有效保障设备的使用安全。利用铁磁材料能量平衡理论，对应力作用下的材料弱磁效应进行了分析；通过基于金属能带理论的仿真软件建立铁磁材料三维仿真模型，计算了拉应力作用下体系的磁效应特征；设计制作基于差动对称结构的微弱磁场检测传感器，通过基于弱磁传感器的应力检测系统对不同类型的管道应力集中状态进行检测，并利用其他应力检测手段对应力集中情况进行了验证。结果表明，弱磁传感器可有效检测管道表面的弱磁场信号；在应力集中区，弱磁场信号表现出剧烈的波动特征；各种检测手段均验证了弱磁应力检测的有效性，弱磁应力检测技术可有效检测由缺陷或变形等导致的管道应力集中。