氢环境中有轴向裂纹管道的承载能力评估

针对天然气输送工程中存在着管道的氢损伤问题,根据内聚力损伤模型,结合权函数方法,通过计算数学裂纹长度,提出了有轴向裂纹管道在内压和温差作用下及氢环境中承载能力的评估方法。分析表明,随着裂纹尖端氢浓度的增大,数学裂纹长度增大,管道的承载能力大大降低;裂纹的原始长度越大,管道的承载能力越低。因此,用管道输送天然气应尽量降低氢杂质（如硫化氢）的含量;在管道的生产和安装过程中应尽量控制其裂纹的长度,以提高管道在氢环境下的承载能力;若管道存在原始裂纹,应确定管道是否有足够的承载能力。     

环焊缝余高及热影响区宽度对管道环焊接头轴向承载能力的影响

以OD559 mm×31.8 mm L485管道为研究对象,采用有限元方法研究了其环焊缝余高和热影响区宽度变化对熔化极气体保护焊(GMAW)环焊接头的轴向承载能力影响。研究结果表明,当环焊缝和母材是高强匹配时,GMAW环焊接头的轴向极限载荷和轴向平均应变随HAZ宽度增大而减小,失效位置由管体转移到热影响区。当HAZ宽度小于2 mm时,即使HAZ的强度比母材强度低20%,在拉伸载荷下环焊接头的轴向应变也主要发生在母材。环焊缝余高高度和宽度增加对GMAW环焊接头轴向极限载荷和轴向平均应变影响较小,但较大的焊缝余高高度和宽度会导致管道内壁根焊两侧附近产生较大轴向应力和应变而发生失效。     

含缺陷石油管道极限承载能力分析

含缺陷的长输管线运行不安全 ,甚至可能导致管线失效。为此 ,研究了缺陷种类和尺寸对焊管极限承载能力的影响 ,并采用实物水压爆破试验进行了部分验证。由MPC -Prefis软件计算了X52ERW钢管在不同外表面裂纹尺寸下极限承载压力的变化规律 ,采用B31G公式计算含体积型缺陷钢管的极限承载能力。最后指出 ,对含表面裂纹缺陷的钢管 ,采用改进的B31G公式计算结果与实测值较接近 ,但在工程使用时偏于危险 ;采用API 579方法及Newton -Raphson公式计算结果偏于保守 ,且当裂纹尺寸达某一临界值后无法使用 ,对于含腐蚀性缺陷钢管 ,基于塑性失效准则的非线性有限元法能准确预测其极限承载能力     

管线中钢管的氢蚀致脆问题——含硫环境中氢的侵蚀裂纹研究

管线中的钢管线存在着氢蚀致脆问题。这是由于钢管长期置于含硫环境中 ,受到氢的侵蚀产生裂纹造成的。这给钢材在管线中的应用造成了障碍 ,也是管线中不能大量使用钢管的主要原因。本文对钢管线的氢蚀致脆问题进行了研究 ,提出了处理新技术 :制造高纯度、高清洁度、耐酸蚀的钢。这将使钢材的应用有更广阔的前景 ,也将使耐酸钢管制造技术有一个质的飞跃。     

不同馏分及渣油在临氢热改质过程中供氢能力研究

为了考察重油在临氢热改质过程中的供氢能力,将委内瑞拉原油切割为3个馏分及渣油作为油样,蒽作为夺氢探针,分别研究了氢气、油样以及油样临氢体系的供氢能力,采用反应叠加法分析了临氢热改质过程中油样与氢气之间的协同效应,间接考察了油样组成结构对氢分子活化的影响。结果表明：油样中烷烃、环烷烃以及环烷、芳香结构对油样的供氢能力有积极影响;临氢条件下,整个反应体系的供氢能力较油样和氢气单独供氢能力之和提升一倍左右,可见油样与氢气之间存在着积极的协同效应。另外,从油样性质的差异性角度分析,油样组成,如多环芳烃、硫、金属等,对氢分子的活化有着促进作用。     

沥青质热裂解、临氢热裂解和临氢催化裂解反应动力学

 实验考察了1种正戊烷不溶解的沥青质在703 K下的热裂解、临氢热裂解和由 NiMo/γ-Al₂O₃催化的临氢裂解反应。3种沥青质转化反应都能较好地吻合二级反应动力学,得到的表观速率常数分别为1.704×10^-2、 2.435×10^-2和9.360×10^-2。建立三集总动力学模型,用于求解沥青质裂解转化生成液体油反应速率常数(k₁)和与之平行的生成焦炭＋气体反应速率常数（k₃）,以及由液体产物继续转化生成焦炭＋气体的反应速率常数（k₂）。对沥青质热裂解、临氢热裂解和临氢催化裂解反应,速率常数 k₁分别为1.697×10^-2、 2.430×10^-2和9.355×10^-2, k₂分别为3.605×10^-2、 2.426×10^-2和6.347×10^-3, k₃分别为6.934×10^-5、 5.416×10^-5和4.803×10^-5。     

劣质渣油热改质与供氢热改质

分别采用釜式反应法和热重分析法对委内瑞拉减压渣油（VR）进行单独热改质和供氢热改质研究,探讨所选富芳馏分作为工业供氢剂的可行性,及其对渣油热转化产物分布与生成油产物安定性的影响。结果表明,与热改质相比,供氢热改质所选供氢剂可以减缓VR的热失重速率,〖JP+1〗使VR热改质反应更温和,抑制了相分离,改善了生成油的安定性;供氢热改质能够承受更高反应苛刻度;在生成油安定性均为二级时,供氢热改质使产物总产率提高约4百分点,其中气体产率（质量分数,下同）、馏分油产率、轻蜡油产率分别提高050、185、166百分点。     

加氢改质装置高压临氢管道裂纹的处理

中国石油哈尔滨石化分公司加氢改质装置在使用过程中,发现该装置的高压临氢管道上的热偶接管和主管道连接角焊缝发生泄漏,随即停工进行排查,停工排查期间又发现反应器入口管线热电偶接管和主管道连接角焊缝发生泄漏。该公司立即制定了更换失效部位主管段的抢修方案,在抢修过程中选用适宜的保护措施、切割方法、焊接工艺以及热处理过程。通过更换母材,排查类似焊道等措施,消除了隐患,恢复生产。     

TMCP工艺对X70管线钢在酸性环境中织构和抗氢脆性能的影响

为研究热机械轧制（TMCP）工艺对X70管线钢抗氢脆性能的影响,采用两种不同的TMCP工艺参数改变钢的组织和织构,并通过电化学充氢和氢渗透试验,研究了织构和微观结构对X70管线钢抗氢致开裂（HIC）性能的影响。结果表明,TMCP并没有改变钢板的物相,不同TMCP参数的钢板均由针状铁素体、多边形铁素体及少量珠光体组成,且大多分布在晶界周围;增加氢浓度会使位错周围产生氢气氛并锁定位错,使改变塑性变形所需的应力增大,导致硬化。研究表明,冷却速率能够影响晶粒尺寸,冷却速度越高,晶粒尺寸越小,较多的精轧道次和较快的冷却速率会增加钢中可逆陷阱的数量,促使发生HIC。     

胜利渣油在供氢剂和溶剂下的热裂化特性研究

采用微型反应釜研究了胜利减压渣油、渣油－溶剂（渣油－１－甲基萘）、渣油－供氢剂（渣油－四氢萘）三种体系的热裂化特性，结果表明，供氧剂和溶剂对裂化、缩合反应都有抑制作用，延迟生焦诱导期，提高结焦前最大裂化转化率，其中供氧剂对缩合反应的抑制作用大于溶剂作用。反应动力学考察表明，供氧剂可提高反应表观活化能。     

磁力传动离心管道泵轴向力计算

分析了磁力传动离心管道泵工作时５ 种轴向力产生的原因, 并推导了轴向力的计算公式。对２００ＣＹＧ—６０ 型磁力传动离心管道泵轴向力的实例计算表明, 由零部件重力和后密封环处及内磁钢体与外磁钢体错位产生的轴向力并不大, 且动反力能抵消部分轴向力, 关键是内磁钢体上下受压面积不同引起的轴向力较大。提出了平衡轴向力的２ 项具体措施：（１） 加大后密封环的尺寸, 使部分后密封环对应的前盖板受到向上的轴向力;（２） 采用能承受轴向力的滚动轴承, 这样既对泵轴起定位作用, 又改变了悬浮状态的工作状况。     

管线钢的裂纹生长预测新模型

氢脆是影响管线钢寿命最严重的破坏机理之一。传统的裂纹生长预测模型没有考虑pH值和温度等环境因素的影响,且只能考虑应力强度较大的加载循环对裂纹生长的影响,忽视了小周期加载的作用。笔者基于氢促进解离（HEDE）和氢增强局部塑性（HELP）两种主流理论,采用氢扩散的动力学模型,建立了一种新的裂纹生长预测模型,并将该模型应用于裂纹生长的预测及小周期对裂纹生长的影响的量化。研究结果表明,建立的裂纹生长模型综合考虑了氢势能、扩散系数、裂纹尖端附近的静水应力和临界加载频率等因素对管线钢裂纹扩展速率的影响,预测值与实验值吻合。利用模型可以将微观裂纹分为惰性、激活、快速增长3个状态,便于管道维护和安全评测;模型将环境因素引入管线钢寿命预测,增强了预测的普适性和准确性;并量化了油气输送中普遍存在的小周期加载对管道裂纹扩展速率的影响。     

L245钢在气田模拟水溶液中的氢渗透行为研究

采用Devnathan-Stachurski双电解池技术,在饱和硫化氢的气田模拟水溶液中,测定了不同条件下L245钢的扩散系数(D)和可扩散原子氢浓度(C_0),研究了缓蚀剂CT2-19对原子氢渗透的影响。结果表明,在试验条件下,L245钢可扩散原子氢浓度(C_0)与充氢电流(I)呈线性关系,即C_0=0.63+0.12I;缓蚀剂CT2-19在试验浓度下对L245钢原子氢渗透有明显的抑制作用。     

长输干燥天然气管道内腐蚀的直接评价技术

长输干气管道内腐蚀直接评价技术（Internal Corrosion Direct Assessment Methodolog for Dry Natural Gas,DG-ICDA）是在管道完整性管理基础上进行的输送干气管道的内腐蚀直接评价方法.其主要思路是通过DG-ICDA方法确定最易腐蚀的部位并对其进行直接检查,检测其腐蚀情况,用以推测其余管段的腐蚀情况.该方法具有成本低、无须大面积开挖等优点,广泛用于国外的长输干气管道的内腐蚀检测.本文对干气输送管道DG-ICDA的基本原理、评价过程等方面进行较为详实的说明.通过预评价、间接检测、直接检测、后评价四个步骤,对管道腐蚀情况进行综合分析,预测管道内易发生腐蚀的高风险区域,提高管道腐蚀评价的准确性.     

X80管线钢电化学充氢后的断裂特性研究

采用3点弯曲试样,研究了X80管线钢在0.5mol/L H2SO4溶液中,经不同电流密度充氢后的断裂特性。结果表明:X80管线钢在0.5mol/L H2SO4溶液中充氢时,材料中可扩散氢的质量分数随电流密度增大而增加。以小于12.5mA/cm2的电流密度充氢时,X80管线钢的断裂韧性随电流密度的增大而增加,当电流密度大于该值时,材料的断裂韧性随电流密度增加呈下降趋势。断口分析表明:电化学充氢试件断口仍以韧窝为主要特征,但与未充氢试件相比,韧窝的尺寸变小、变浅,且数量增多,韧窝的分布也接近均匀。     

裂纹尖端张开角及在输气管线止裂预测中的应用

介绍了一种近年来新发展的输气管线断裂控制参量——裂纹尖端张开角(CTOA)的计算模型及方法.国际上计算输气管线动态断裂与止裂的PFRAC软件中视裂纹扩展速度为常数.针对这一问题,利用Alliance管线的实物爆破试验结果,通过分析和模拟提出了一种新的输气管线裂纹扩展速度的衰减模式,并引入到PFRAC计算程序中.采用改进的计算方法和程序,结合西气东输管线,研究了CTOA与止裂长度的关系,分析了输送压力、管材壁厚等因素对西气东输管线动态断裂及止裂的影响.裂纹尖端张开角可用于中国管道动态延性裂纹和止裂的定量评价.     

井架结构安全承载力动态参数评定方法

文章用振动理论研究井架结构频率与作用载荷的关系,对现场在用井架模型进行了数值分析,得出井架作用载荷与固有频率平方之间的线性关系.提出测试井架在不同载荷作用下的固有频率来评定其安全承载能力,并应用此方法对现场在用井架进行了测试和评定.     

模糊聚类法在油气管道风险评价管段划分中的应用

在油气管道风险评价的管段划分过程中,若选用作为分段标准的管道属性对象太少,则管道的分段数目少,无法详细描述管道沿线各点的风险变化状况,也无法利用所得风险评价结果数据准确定位高风险管段并进行针对性的维护;相反,管道的分段数目过多,管道风险评价、结果分析的工作量则将成倍增加。为此,提出了利用模糊聚类法对油气管道进行动态分段的方法,并介绍了该方法的基本原理和一般步骤。实际应用结果表明：模糊聚类法通过选用不同的截距阵,可动态选取分段标准,使得管段划分的细密程度始终满足风险评价人员对目标的期望,使管段划分更加高效、合理,并且运用该方法选取管道属性对象作为划分标准及模糊聚类的计算过程都可以通过程序实现,提高了管段划分过程中计算的准确性和计算效率,从而提高了管道风险评价的准确性,降低了管道风险评价的成本。