基于概率断裂力学的在役管道安全评定

针对油气管道的断裂失效模式以及失效分析过程中存在的不确定性．结合概率断裂力学和安全评定规范,提出了管道缺陷概率安全评定计算方法。根据主要评定参数：缺陷尺寸、载荷、断裂韧性、机械强度等的分布特征,对各随机变量模拟抽样,应用Monte Carlo数值计算方法．确定管道上各缺陷的失效概率。概率安全评定方法真实反映了评定参数客观存在的不确定性．克服了确定性安全评定方法的缺点,具有较高的应用价值。     

腐蚀管线失效概率的评定方法

基于结构可靠性的一般理论,建立了腐蚀缺陷管线失效的极限状态函数,并以规则化的随机变量形式表示.采用雷菲法求解了失效概率,提出了管线全线的失效概率分析方法,即沿管线全长以1km管线为失效概率的分析单元进行计算,这样能合理考虑管线沿线腐蚀状况的差异.对一条经过检测的输油管线的腐蚀缺陷数据、管道运行参数和管材性能参数进行了统计分析,运用新提出的概率数学模型计算了管道全线的失效概率,并与推荐的目标失效概率进行了比较,从而提出了对管线重点维修和监测的区段.本方法是在对油气输送管线的腐蚀程度检测之后再进行安全评定的一个行之有效的方法.     

含缺陷油气管道断裂失效评定方法探讨

对含缺陷油气管道进行断裂失效评定是油气管道安定性分析的重要内容.对数值计算法、断裂力学工程评定法、双判据评定准则及简化的工程评定法进行了总结,重点介绍了基于FAD(失效评定图)含缺陷油气管道完整性评定方法,并提出了采用FAD评定含周向裂纹油气管道安全性的主要步骤,为油气管道安全运行提供了技术参考.     

失效评定图技术及其在含缺陷压力管道安全评定中的应用

主要以R6及EPRI的失效评定图(FAD)为基础,说明了以COD(裂纹张开位移)理论为依据的失效评定图技术向以J积分理论为依据的失效评定图技术转变的发展过程,并结合失效评定图技术在含缺陷压力管道失效模式的判别、安全系数和安全裕量的获取以及在周向裂纹管安全评定中的应用,来说明失效评定图技术在含缺陷压力管道安全评定中的应用及其优点。     

含裂纹油气管道可靠性评定方法及敏感性分析

针对结构可靠性评定方法和敏感性分析在含裂纹油气管道完整性评估中的不足之处,采用基于双判据法的概率安全评定理论,提出了直接蒙特卡洛模拟和二维核密度估计相结合的三维可靠性评定方法。用此方法可以根据已知的评定参数概率分布特征获得失效概率以及随机评定点的概率密度分布情况。结合计算实例,对比分析了BS 7910标准和API 579标准的评定结果差异,应用区间分析方法完成了对各个随机评定参数的敏感性分析。研究表明,三维可靠性评定技术可更直观地评价油气管道的完整性,区间分析法适用于参数敏感性分析。在相同评定等级下,API 579标准的计算结果比BS 7910标准的保守性和分散性均要小,所提出的可靠性评定方法和敏感性分析可应用于油气管道的适用性评价中。     

在役油气管道安全评定软件

PSA for Windows是运行在windows系统下的油气管道安全评定软件.该软件既可以用于在开挖中发现的管道局部缺陷的剩余强度的精确评定,又可以用于腐蚀检测之后对管道全线的安全评定与剩余寿命预测.软件中采用了非线性有限元分析、失效评定图和概率性的评定方法等最新成果.介绍该软件的结构、模块、软件特点、主要功能和操作界面.     

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由于失效评定图能反映油气管道断裂的不同形态，所以基于失效评定图的可靠性分析能确定油气管道的弹塑性断裂失效概率。文章介绍了采用可靠性指标评定管线的安全状况，提出了可靠性指标的计算方法，研究了可靠性指标的影响因素及变化规律。提出了失效评定图中的等可靠性指标线的概念，并根据油气管线工程的目标安全性水平，在失效评定图中作出了相应的等可靠性指标线，从而可以根据评定点在失效评定图中的位置，迅速确定管线的安全水平。     

含缺陷压力管道失效的模糊综合评判

含缺陷压力管道概率失效是含缺陷压力管道可靠性评定方法的研究中必不可少的内容。对含缺陷压力管道进行可靠性评定,一方面要得到含缺陷压力管道的失效概率,另一方面还应根据得到的失效概率和被评压力管道的可接受失效概率来评定管道的安全性。文章从满足工程实际应用的要求出发,通过模糊综合评判方法,确定某一含缺陷压力管道在具体环境条件下的可接受失效概率准则。     

在役油气管道安全评定软件

PSAforWindows是运行在Windows系统下的油气管道安全评定软件。该软件既可以用于在开挖中发现的管道局部缺陷的剩余强度的精确评定 ,又可以用于腐蚀检测之后对管道全线的安全评定与剩余寿命预测。软件中采用了非线性有限元分析、失效评定图和概率性的评定方法等最新成果。介绍该软件的结构、模块、软件特点、主要功能和操作界面     

Monte Carlo方法在管道裂纹缺陷评价中的应用

某输气管道经过内检测后检测出了大量管体裂纹缺陷,为定量分析管体裂纹缺陷的失效概率,总结了基于可靠性的结构完整性评价方法。根据英国标准BS 7910:2013《金属结构缺陷可接受性评价指南》,对该输气管道管体裂纹的可接受性分别进行了确定性评价和基于Monte Carlo法的可靠性评价,并对两种评价方法进行了对比分析。确定性评价的评价结果只能给出缺陷是否可接受且是否受考虑分项安全系数的影响较大,而通过Matlab编程计算,得到使用Monte Carlo法模拟107次该管道的失效概率为3.17×10-3。基于可靠性的结构完整性评价可以对油气管道管体裂纹缺陷定量评价分析,与确定性评价相比,基于可靠性的结构完整性评价更便于管道管理部门对管道失效风险和维修维护费用作出权衡,对及时作出合理的维修维护决策更具有指导意义。     

含缺陷海底管线安全评定系统研究

针对海底管线可能存在的缺陷类型,考虑缺陷尺寸、工况载荷、断裂韧度和力学强度等参数,基于权威评定规范,应用面向对象的编程语言VB开发了含缺陷海底管线安全评定系统分析软件。介绍了该系统的基本模块及功能特点。应用该系统对胜利埕岛油田某海底管线的2个检测缺陷进行了评定分析。结果表明,评定系统能够进行海底管线各类缺陷的安全分析计算,并将结果绘成失效评定图,给出可视化评定结论,为海底管线安全评定及管理提供了科学方法。     

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。     

基于易损性油气管道第三方施工失效概率分析

随着油气管道第三方施工损伤的日益严重,有必要对第三方施工下管道的失效可能性进行分析,为此提出了一种基于易损性理论的定量失效概率计算方法。根据“4M”系统建立危险因素评价体系,采用改进层次分析法计算因素权重与专家评判能力权重,引入三角模糊数量化专家评判语言,通过概率化模糊数得到事件危险概率;选取外载荷、管道直径、管道壁厚、管道埋深和服役年限5个参数,从抗危害能力和危害强度两方面建立易损函数,运用结构可靠性理论的计算方法可得到易损概率。实例分析表明:该计算方法能有效地计算第三方施工下管道的失效概率,可为油气管道的安全管理提供一定技术支持。     

基于失效数据的油气管道定量风险评价方法

油气管道风险评价作为当前的热点问题,逐渐由定性评价向定量评价过渡。为了减少油气管道定量风险评价过程中主观因素的影响,建立了基于管道失效历史数据的油气管道定量风险评价模型,通过分析美国管道与危险品安全管理局(PHMSA)等数据库的管道分类失效数据,确定了油气管道的基本失效概率与修正因子的指标体系,再根据各个指标量化的难易程度将修正因子分为定量、半定量及定性3种类型,其中前两类指标可以量化或量化分级,仅后一类指标依赖于专家的经验判断,大大降低了风险评价的主观依赖性。进一步构建了油气管道风险评价矩阵,用失效概率量化失效可能性,用后果评分量化失效后果的严重程度。最后,将该油气管道定量风险评价方法应用于某输气管线,并绘制"红橙黄蓝"4色管线风险分布图,识别出该管线的高风险管段。结论认为:(1)基于管道失效历史数据的风险评价方法能够客观地量化管道的失效概率,准确进行风险分级,有利于实施风险分级管控策略;(2)建议建立全行业或全国范围的管道失效数据库,以期为基于历史数据的定量风险评价乃至制订风险管控措施提供依据。     

具有裂纹损伤的海底管道断裂评估及其软件开发

海底管道是海洋石油开发的重要设施之一 ,对其进行断裂安全评估是非常重要的。介绍结构失效评估图 (FAD)技术 ,并详细介绍BS 791 0 :1 999规范中 3个不同等级的断裂评估方法 ,以及依据该规范编写的海底管道焊缝修复评估软件系统。采用管道焊缝修复评估软件系统 ,能够对不同受力状态下的含焊接裂纹管道进行断裂评估 ,得到管道环向任何位置的极限裂纹长度。     

油气管道泄漏事故的定量风险评价

介绍了油气管道泄漏事故定量风险评价的基本原则和一般步骤.分析了泄漏事故概率和事故后果,并根据事故基本参数确定其数值.根据这两种指标,运用危险矩阵来简单地确定风险等级及提出推荐的处理建议.此外,在考虑事故后果时,介绍了事件树分析法.根据油气泄漏事故可能造成的3种后果(无燃烧、燃烧和爆炸事件),分别估算了其发生概率.从安全、经济和环境3个方面评价了油气泄漏的后果,讨论了相应后果指标的考虑因素.同时还介绍了推荐的管道失效概率分类准则,并阐述了3类损伤发展模型,即速度模型、敏感模型和无关模型.     

考虑随机变量相关性的腐蚀管道失效概率

针对腐蚀管道可靠性分析中随机变量独立性假设的缺点,提出了考虑随机变量相关性的腐蚀管道可靠性分析方法,建立了腐蚀管道腐蚀穿孔、局部爆破、整体断裂及其综合失效概率模型。基于JC法和正交变换法,运用多维正态分布函数,给出了随机变量相关下的腐蚀管道多模失效概率计算方法。对管道可靠性分析中的相关性进行了分析,结合实例研究了管径与壁厚、缺陷深度与长度、径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率、屈服强度与拉伸强度4组随机变量相关性对腐蚀管道失效概率的影响。结果表明,随机变量相关性对管道腐蚀穿孔失效概率没有影响,管道局部爆破、整体断裂及综合失效概率随缺陷深度与长度相关系数和径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率相关系数的增大而增大,随管径与壁厚相关系数的增大而减小。屈服强度与拉伸强度相关系数越大,局部爆破和整体断裂失效概率越大,综合失效概率不变,并且变量相关性对腐蚀管道失效概率的影响随着腐蚀增长而逐渐减弱。腐蚀管道失效概率对径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率的相关系数最为敏感,对屈服强度与拉伸强度相关系数的敏感性最低。