基于ANSYS有限元法的外腐蚀管道剩余强度和剩余寿命的研究

采用ANSYS有限元软件,结合大庆油田采油六厂埋地管道的实际工况,对含外腐蚀缺陷的管道进行了分析,研究了不同形状下缺陷长度、宽度及深度等因素对管道失效的影响,以管道实测缺陷为依据,用ANSYS计算了管道的剩余强度,根据失效准则并结合实测数据,确定了腐蚀管道的剩余寿命。结果表明:对于平底方形缺陷,缺陷长度和深度对失效的影响都有临界值,深度是影响失效的一个重要因素;对于椭圆形缺陷来说,缺陷长度和深度对失效的影响成正比,缺陷宽度对失效的影响成反比关系。ANSYS有限元法为寿命预测提供了必要的保障,对工程应用有重要的参考价值。     

多因素综合作用下高寒地区输油管道剩余寿命的预测

文章将基于高寒地区管道的低温环境,针对此类环境中长输管道内腐蚀监测较为困难的现状,对其剩余寿命进行预测。首先利用ANSYS仿真软件,建立了含有内腐蚀缺陷的高寒地区管道有限元仿真模型,然后对多因素作用下该模型内腐蚀缺陷处的最大等效应力的变化情况进行了分析,得到对管道缺陷处的最大等效应力影响最大的因素是腐蚀深度。在此基础上,采用有限元分析方法对管道的失效压力进行分析,最后选取理论寿命预测公式对高寒地区含有内腐蚀缺陷输油管道的剩余寿命进行了预测。结果表明,在腐蚀坑极限深度9 mm时,管道的已使用年限为36.76年。在已知管道设计寿命时,即可得到管道任意壁厚下的剩余寿命。这为高寒地区管道的内腐蚀监测及确定管道的检修周期提供了有效的帮助。     

在役输油管道剩余寿命的预测

油气长输腐蚀管道剩余强度评价的目的就在于研究缺陷是否能在某一操作压力下允许存在,以及在某一缺陷下允许存在的最大工作压力,从而科学地指导管道的维修计划和安全生产管理。本文基于此,分析油气长输管道的腐蚀特点与腐蚀影响因素,然后概述腐蚀寿命预测技术,继而提出腐蚀管线剩余寿命预测技术,包含了均匀腐蚀缺陷剩余寿命预测和点蚀缺陷剩余寿命预测,从而为实际提供必要的借鉴和依据。     

基于有限元方法的外腐蚀管道失效压力预测

腐蚀是造成管道失效的主要原因之一,对腐蚀管道进行剩余强度评估有着非常重要的实际意义。采用ANSYS有限元仿真软件建立了不同缺陷尺寸的腐蚀管道模型,对X80腐蚀缺陷管道的失效压力进行了一系列计算,得到了腐蚀缺陷深度、环向腐蚀缺陷长度和轴向腐蚀缺陷长度对腐蚀管道失效压力的影响规律。仿真结果表明,腐蚀缺陷深度是影响管道失效压力的最主要因素;随着轴向腐蚀缺陷长度的逐渐增加,它对失效压力的影响逐渐减弱;环向腐蚀缺陷宽度对管道失效压力的影响非常微弱。     

备用天然气管道剩余寿命研究

采用美国改进的B31G准则对腐蚀备用管道剩余强度进行了计算,腐蚀管道的最大安全压力为14.14 MPa,腐蚀管道的爆破压力18.63MPa,最大腐蚀深度为8.636 mm,最小允许剩余壁厚1.364 mm。根据改进的B31G准则最大腐蚀深度应修正为8 mm,最小允许剩余壁厚2 mm。腐蚀管道剩余寿命计算采用局部腐蚀计算模型,最大允许缺陷深度H_(max)=6.1 mm,最小允许剩余壁厚为5.49 mm,管道设计压力为7.0 MPa腐蚀管道的剩余寿命为4.84年。若设计压力降至5.0 MPa和3.0 MPa时,在现场堆放年限为6.91和7.5年就完全报废。根据最大腐蚀深度将管道降级为实际壁厚8.3 mm来使用,则计算出降级使用后的管道使用年限为15.8年。     

双点腐蚀缺陷油气管道剩余强度

以X80油气管道为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,考察环向双点腐蚀缺陷管道和轴向双点腐蚀缺陷管道等效应力云图分布特点,通过改变环向双点腐蚀环向间距、轴向双点腐蚀缺陷长度和缺陷深度,考察其对等效应力和剩余强度的影响。结果表明,最大等效应力出现在双点腐蚀缺陷周围区域,容易发生强度失效;远离缺陷区域,等效应力迅速衰减至薄膜应力;随着内压载荷的增加,等效应力呈增加的趋势,并出现屈服阶段;随着环向间距的增加,剩余强度基本维持不变;随着缺陷长度和缺陷深度的增大,剩余强度呈减小的趋势,安全性降低。所得结论对于双点蚀缺陷管道剩余强度的研究具有一定的参考意义。     

双点蚀缺陷管道剩余强度分析

现有双腐蚀缺陷管道剩余强度评价规范大多以轴向均匀腐蚀为研究对象,评价双点蚀缺陷管道时结果偏保守,导致管材严重浪费。利用非线性有限元分析方法对含有交互影响双点蚀缺陷管道的剩余强度进行分析,验证了分析方法的可靠性。在此基础上,研究了轴向间距对带有相同尺寸双点蚀缺陷管道失效压力的影响,分析表明:当双点蚀缺陷轴向间距很近时,双点蚀缺陷管道失效压力会明显小于半径为两个点蚀缺陷半径之和的单点蚀缺陷管道的失效压力;0l_dl_s是相同尺寸双点蚀缺陷相互作用区间,在此区间内双点蚀管道失效压力随轴向间距系数呈对数函数形式;点蚀半径对双点蚀缺陷相互作用区间的影响大于点蚀深度的影响。     

含局部减薄缺陷管道剩余强度和剩余寿命的分析预测

局部减薄是压力管道缺陷中常见的一种体积型缺陷,会导致压力管道的剩余强度、承载能力和安全可靠性急剧下降,还会使疲劳裂纹、管体变形、管内输送物料泄漏甚至管道爆破等情况的概率增大,使用寿命降低直至损坏失效。为了防止局部减薄带来的危害,采用ANSYS有限元分析软件,以方形缺陷为研究对象,通过改变缺陷的轴向长度、宽度和深度,考察它对剩余强度和等效应力的影响,并结合采油厂实际数据进行管道寿命预测。     

内腐蚀管道失效压力非线性有限元分析

针对内腐蚀海底管道缺陷处泄露失效问题,建立三维管道有限元模型预测管道的失效压力,分析中考虑了材料非线性和几何非线性。通过对比发现,非线性有限元求解的极限失效压力与实验爆破结果较接近,预测值误差最大为4.8%,且结果偏于安全,证明非线性有限元分析方法评估腐蚀管线的剩余强度满足工程需要。并分析了缺陷尺寸对剩余强度的影响,结果表明,缺陷深度和长度是主要影响失效压力的因素,深度影响最大,宽度影响较小。在考虑腐蚀缺陷增长对失效压力的影响时,可以忽略宽度的变化,仅考虑深度和长度方向的扩展。     

含平底方形缺陷X80管线钢剩余强度的研究

X80管线钢由于其优良的综合力学性能,越来越多地服役于石油天然气输送。X80管线钢在服役过程中,不可避免地受到各种腐蚀因素的影响,产生具有危险性的腐蚀缺陷,进而使管道材料的强度降低,寿命缩短,影响了管道运输的安全可靠性,并且会造成材料的浪费和对环境的污染。因此,笔者以X80管线钢平底方形缺陷作为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,通过改变缺陷长度、缺陷深度,考察其对最大等效应力和剩余强度和的影响;通过改变内压,考察其对最大等效应力和最大等效应变的影响,借助数学拟合的方法,对基于应变和基于应力管道的剩余强度与缺陷深度的关系进行拟合,所得结论对于X80管线钢剩余强度的求解有一定的指导意义。     

埋地管道防腐涂料的发展趋势

腐蚀是引起埋地管道破坏和失效的主要原因之一,研究管道的腐蚀与防护技术,对延长管道的使用寿命以及保证工业生产的顺利进行具有重要意义。本文介绍了埋地管道的腐蚀机理和防腐措施,重点介绍了埋地管道防腐涂料的种类、优缺点及其发展趋势。     

含腐蚀缺陷长输管道剩余强度影响参数定量评价

针对管道运行过程中腐蚀缺陷导致管道事故频繁发生等问题,主要采取了NG-18、ASME B31G-1991、API 579和DNV RP-F101等方法对管道剩余强度的评价。四种评价方法对指标参数失效压力、流变压力、缺陷长度、Folias鼓胀因子以及腐蚀缺陷面积计算各有不同,分别做了各参数与评价结果定量影响研究。实验研究表明:管线钢材级别越高,不同定义下计算的流变压力相差减小,对管道剩余强度评价的影响较小;随着缺陷长度的增加,鼓胀因子相对差逐渐变大,对管道剩余强度评价的影响较为敏感。对于短缺陷管道,NG-18评价方法较为合适;基于实际爆破数据,相对于ASME B31G-1991评价方法,DNV RP-F101评价结果误差较小;对腐蚀缺陷管道缺陷面积的计算,ASME B31G-1991方法精度较高,是一种普遍适用的评价方法。     

机坪输油管道冲刷腐蚀研究

研究了冲刷腐蚀过程的发生机理,分析了流体的流速、管道的结构、流体中的第二相、流体的流动状态等因素对冲刷腐蚀过程的影响。就机坪输油管道系统中常见的易腐蚀管件90°弯管和T形管的冲刷腐蚀问题展开讨论,采用ANSYS 3.0软件中Fluent模块进行数值模拟,计算在不同工况下管道冲蚀减薄规律和特点,从而解释腐蚀的破坏程度。最后考虑到管材冲刷腐蚀的减薄程度和机坪输油系统的设计使用年限,得出冲刷腐蚀对于机坪输油管道使用寿命的影响。     

常减压装置高温油气管线的安全评定

在常减压装置中,高温油气管线的减薄对装置的安全运行是一个很大的危险。某常减压装置的使用温度为200~370℃的过汽化油管线发生泄漏,经过现场使用高温超声测厚仪和脉冲涡流对这部分相同工况条件下的管线进行测厚,发现这批管线的最大腐蚀速率3 mm/年。并且在对两种测厚方法得到的测厚值进行了对比。按照GB19624-2004附录H的技术要求对这批管线进行安全评定,得出剩余寿命,为装置管理人员提供了技术支持。     

双点腐蚀缺陷对管道剩余强度的影响

以含缺陷管道模型为例,应用有限元软件对其进行应力分析,探讨腐蚀缺陷几何参数对管道剩余强度的影响,定量给出了缺陷深度和纵横比(长、短轴之比)变化对管道局部应力的影响作用。     

浅谈埋地管道的防腐设计

埋地钢管外壁腐蚀是引起管道穿孔发生事故的主要原因之一,研究管道的腐蚀机理与防护技术,对延长管道的使用寿命以及保证工业生产的顺利进行具有重要意义。本文通过埋地管道腐蚀问题分析,介绍管道表面处理方法、管道内外防腐蚀涂层设计和管道阴极保护设计。     

考虑参数相关的腐蚀管道可靠性评价

建立了腐蚀缺陷参数相关情况下长输管道腐蚀可靠性模型,以此基于Monte Carlo模拟计算管道失效概率.应用非参数型的秩相关系数综合考虑了参数本身的不确定性和模型所用公式联合作用的影响,对影响管道失效的因素进行参数敏感性分析.结果表明:简单假设缺陷初始深度和长度相互独立会得到较为乐观的结果.随着相关性增加,极限状态函数...     

埋地管道土壤腐蚀的元胞自动机模拟

采用元胞自动机对土壤腐蚀环境中埋地管道金属表面的局部腐蚀损伤演化过程进行研究.以扩散过程为控制因素的金属腐蚀体系为研究对象,采用一个新定义的局部规则反映腐蚀现象中的基本化学物理过程.结合埋地管道腐蚀环境,对金属表面蚀坑生长过程进行模拟,得出蚀坑等效半径和蚀坑深度变化规律.     

长距离浆体管道磨蚀率预测

长距离浆体管道的典型设计寿命通常为15至25年,故管道磨蚀率的确定对管道工程经济效益有较大影响.这里所说的磨蚀是化学腐蚀和物理磨损的综合表征,其中每个因素的影响大小与特定的管道输送工程相关,如细颗粒浆体管道输送工程,化学腐蚀在管道磨蚀中起主导作用,这类管线输送流速一般设计为1.5～2.5 m/s,为高度均质流,其管道底部与顶部磨蚀相差不多,对流速不敏感.但中、粗颗粒如原矿粉及尾矿的管道输送工程,管道的磨蚀方式与细颗粒浆体不同,其主要集中在管道的底部与弯头外弧侧,对流速较为敏感.细颗粒与中、粗颗粒浆体管道沿管线的磨蚀分布规律基本相似.     

油气管道腐蚀检测及管道防护技术探讨

对于油气管道而言,腐蚀问题较为常见,针对管道的腐蚀检测及管道防护问题,结合相关技术的国内外发展现状,对油气管道质量的重要性进行系统分析,对目前常见的油气管道腐蚀检测技术进行探讨和对比,对常见的管道防护技术进行探讨,为油气管道腐蚀检测及管道防护技术的进一步发展奠定基础。