有限元辅助设计在碳纤维复合材料补强中的应用

作者在《有限元辅助设计在碳纤维复合材料补强中的应用》一丈中介绍了碳纤维复合材料维修补强技术对压力管道弯头的补强修复应用。并针对油气输送管道运行压力高、几何形状不规则等特点，引入了有限元数值模拟辅助设计方法，对含缺陷管道进行维修补强方案设计。指出碳纤维复合材料补强技术具有不动火和不停输的优点，可极大的降低管道维修的风险性、减少由于管道停输带来的经济损失。     

管道修复技术综述与碳纤维补强技术在昌乐支线的应用

管道修复补强主要分为焊接、夹具和复合纤维材料补强三种方式,三种方法的优缺点及适用条件有所不同,但较经济环保且效果不错的是碳纤维复合材料补强。文中以昌乐支线管道修复为例简要介绍碳纤维补强技术的实际应用,对碳纤维补强的设计方法和计算公式进行了简要推导,提出了昌乐支线管道修复的最终补强方案。     

纤维复合材料在海洋油气输送管道修复补强中的应用研究

介绍了纤维复合材料在缺陷管道中修复补强原理,结合碳纤维复合材料的性能特点,综述了纤维复合材料在油气输送管道中的应用现状,探讨了纤维复合材料在油气管道修复补强领域的发展趋势。     

管道修复补强用复合材料现场检测及评价指标体系

管道复合材料修复补强技术缺少统一的现场应用效果检验方法及评价指标体系,文章借鉴复合材料、管道外防腐层等检测方法,提出了一套简单易行的管道修复补强用复合材料检验方法及评价体系,其评价结果可以作为管道管理者优选现有修复补强材料及产品的依据。     

碳纤维修复补强技术在炼化工业管道中的应用

阐述了碳纤维修复补强技术的基本原理以及补强层的主要组成、各部分性能、选用原则和施工要点。介绍了该技术在炼化工业管道中的应用，特别是在保温层下腐蚀和内腐蚀两种典型环境下的具体应用，从腐蚀原因、腐蚀形貌、补强选择方式、使用过程中的监检测等方面进行研究，并对该技术存在的问题进行探讨。研究表明：碳纤维对外腐蚀环境下的管道补强效果优于内腐蚀环境下的管道补强效果；外腐蚀环境下管道表面处理效果、碳纤维和管道的贴合程度决定补强层的使用寿命；内腐蚀环境下管道补强时必须刷涂高聚陶瓷修补剂，建议只临时使用并进行监测跟踪；对存在内腐蚀和裂纹等缺陷的高温、高压管道不建议使用。     

输气管线与高速公路交叉段采用复合材料补强的可行性研究

采用有限元和全尺寸水压爆破相结合的方法,研究了不同纤维类型及补强工艺参数对钢管增强效果的影响,确定了φ60 mm等4种规格的钢管采用碳纤维和玻璃纤维复合材料进行补强的可行性及相关工艺参数,并通过全尺寸水压爆破试验验证了补强后的强度等级。结果表明,经碳纤维补强后,φ457 mm管段和φ114 mm管段承压能力较原来分别提高了1．23倍和1．27倍,能够满足该管道在高速公路交叉处使用的强度等级要求;可采用碳纤维增强复合材料进行输气管道补强。补强强度相同时,玻璃纤维层数几乎是碳纤维层数的2倍;补强层教相同的条件下,管径越大补强效果越明显。     

长输天然气管道腐蚀检验与修复技术

作为一种经济、有效、环保的运输方式,长输天然气管道在天然气运输中具有独特的优势,但腐蚀泄漏是长输天然气管道主要的失效模式。简单阐述了腐蚀机理及危害,介绍了国际上常用的长输天然气管道非开挖检测技术。现场选用国际上最先进的管道外检测技术c-scan对一长输管道进行非开挖检测,并对发现问题进行分析后选用碳纤维复合材料补强技术进行修复,通过现场检验案例验证了检验和修复技术的有效性和可行性。     

碳纤维管道补强修复技术通过专家评审

经过专家评审组的评定和现场验证，专家一致认为：碳纤维管道补强修复技术是一项安全可靠的补强修复技术，可结合管道现状推广使用。     

油田压力管道碳纤维补强技术

复合材料修复技术是利用树脂基纤维增强复合材料在管道外形成复合材料修补层,分担管道承受的载荷,降低管壁的应力并且限制管道缺陷处的应力集中,从而达到对管道补强的目的,恢复管道的正常承压能力。复合材料修复技术具有修复施工方便、高性能、适用性广等特点,在油田生产维修中能够得到广泛应用。     

含缺陷管道补强修复技术发展及应用现状分析

油气输送管道在服役过程中会受到许多因素的影响而产生各种缺陷。这些缺陷的存在及其发展会影响管道的安全性．有效地修复这类缺陷是确保管线安全运行和提高油气集输效益的关键技术措施。通过对常用含缺陷管道补强修复方法特点的比较及对玻璃钢补强修复技术的应用现状与发展态势分析．指出目前已开发及使用的管道修复方法均存在一些不足．研究开发出具有更高强度和良好施工工艺性能的补强修复技术及产品，加强管道缺陷检测及安全评价等配套技术的开发，是今后研究中急需加强的工作。     

多目标灰色局势决策在油气管路设计中的应用

本文运用多目标灰色局势决策方法,针对油气管路设计,取管材为事件,设计方法为对策,以管材和设备投资、年折合费用、管内摩阻、管路使用年限和管道结构可靠度为决策目标,就油气管线选用动力设备、管材及设计方法,进行了决策分析,给出了决策模型。并结合实例进行了计算,在动力设备已定,仅两种可供选用的管材(16Mn钢和中碳纤维复合材料)时,其决策结果为:应选用16Mn钢管材,且采用可靠性灰色优化设计方法为宜。就油气管路设计方法而言,常规设计、一般优化设计、可靠性设计和可靠性灰色优化设计,后者与前三者比,后者更优越、更合理。     

CO2凝析气田碳钢管道穿孔失效分析

某CO2凝析气田集输工艺采用气液混输,站场内管道采用碳钢+缓蚀剂方案。气田地面集输试运行后,产气量剧增,在碳钢管网中的部分流场突变区域发现了穿孔泄漏。通过对材料理化检验、腐蚀特征分析,并结合管输介质的流速和流态对碳钢管道的失效原因进行了综合分析,结果表明:流动加速腐蚀是碳钢管道壁厚减薄穿孔破坏的主要原因,流速、流态是影响流动加速腐蚀的重要因素。现场失效案例说明即使流速按APl 14E规定进行控制,仍不能完全确保管道不遭受流动加速腐蚀,在工程设计中还应考虑一些其他的措施和手段来降低流动腐蚀风险。     

管道最大腐蚀坑深的极值统计方法研究

极值统计方法的原理是:对最大值或最小值数据进行极值统计,构造实际问题的统计分析模型,采用统计方法推断获得最大极值或最小极值的估计值,作为评价或预测评估的依据。长输管道的腐蚀类型多为均匀腐蚀或点腐蚀,采用极值统计方法对在役管道的点蚀尺寸进行预测,进而评价管道的剩余强度,对于控制管道的腐蚀穿孔事故、指导管道的修复更换、延长管道的使用寿命具有重要意义。文章讨论了管道最深点蚀孔深度的统计规律以及局部腐蚀深度最大极值估计值的确定方法,并给出了实际算例。分析结果表明,这一方法可用于在役管道缺陷尺寸的预测。     

多目标灰色局势决策在油气管路设计中的应用

本文运用多目标灰色局势决策方法,针对油气管路设计,取管材为事件,设计方法为对策,以管材和设备投资、年折合费用、管内摩阻、管路使用年限和管道结构可靠度为决策目标,就油气管线选用动力设备、管材及设计方法,进行了决策分析,给出了决策模型。并结合实例进行了计算,在动力设备已定,仅两种可供选用的管材(16Mn钢和中碳纤维复合材料)时,其决策结果为:应选用16Mn钢管材,且采用可靠性灰色优化设计方法为宜。就油气管路设计方法而言,常规设计、一般优化设计、可靠性设计和可靠性灰色优化设计,后者与前三者比,后者更优越、更合理。     

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。     

凯夫拉纤维管道修复技术应用

介绍了一种新型复合材料管道修复技术即凯夫拉纤维补强修复技术。文章从产品介绍、材料性能、施工步骤、注意事项及成功应用的实际案例等,对该补强修复技术进行了总结分析,指出该技术具有使用简单,可以永久修复管道内外腐蚀缺陷、裂纹、机械损伤,可以在不影响管道正常输送的情况下完成管道维抢修施工等优点。     

双金属复合管内覆（衬）层应力腐蚀开裂失效原因分析

为了促进双金属复合管线的合理设计、施工和应用,分析了双金属复合管内覆（衬）层的腐蚀失效类型,并对管道应力腐蚀开裂条件、机理及断口形貌进行了分析研究,明确了双金属复合管内覆（衬）层应力腐蚀开裂的失效原因及判断方法,指出了减少双金属复合管内覆（衬）层应力腐蚀失效的途径。研究表明,当双金属复合管内覆（衬）层材料选定后,降低应力腐蚀开裂的途径是降低残余应力和施工外力;定期对服役管线内覆（衬）层进行无损检测,确定失效部位并及时修补,是发挥管线最大使用寿命的重要手段。     

旧管道内衬翻转修复技术的研究与应用

文章介绍了旧管道内衬翻转修复技术的施工工艺及材料配方。该技术采用有防渗透薄膜(简称保护膜)的纤维塑料软管,并经复合树脂充分浸渍形成纤维塑料复合软管,再通过水压将软管翻转并内衬在需修复的旧管道内壁,固化后形成一条坚固光滑的纤维塑料复合新管。该新管防腐、防渗透性好,使用寿命长,能达到不开挖修复旧管道的目的。实践证明,该技术现场适应性强、可靠,施工简便。     

国内天然气管道强度设计系数的评估研究

采用管道单一强度设计系数方法无法科学地反映管材性能、管道施工和管道运行维护水平。为了克服上述方法的不足并评估和改进现行《输气管道工程设计规范》(GB 50251—2015)中规定的天然气管道强度设计系数,采用基于可靠性的天然气管道设计方法,针对国内近4×10~4 km已建天然气管道,根据管道压力、管径、管材钢级等划分了258种计算工况;在满足天然气管道目标可靠度的前提下,应用国内的管材、焊接情况、腐蚀情况和运行维护情况等统计数据,经过大量迭代计算得到了天然气管道的临界壁厚,并反推得到了不同工况下的天然气管道等效设计系数。研究结果表明:①从一级地区到四级地区,由可靠性方法反推得到的天然气管道强度设计系数均随管道管径的增大而逐渐增大;②小管径工况的天然气管道强度设计系数一般小于国家标准规定值;③大管径工况的天然气管道强度设计系数则大于国家标准规定值。进而分别对不同地区等级的小管径管道(管径不大于508 mm)、中等管径管道(管径介于508~711 mm)和大管径管道(管径介于711~1 219 mm)的强度设计系数进行了细化和调整,增强了其合理性。     

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。