含腐蚀缺陷燃气管道极限载荷的有限元分析

利用有限元弹塑性分析方法,对含腐蚀缺陷的燃气管道进行了非线性分析,研究了腐蚀缺陷的长度、宽度和深度对燃气管道极限载荷的影响.并和含腐蚀缺陷管道的全尺寸爆破试验结果以及美国机械工程师学会标准ASME B31G计算的结果进行对比,证明采用有限元方法分析腐蚀缺陷管道的可行性.     

含腐蚀缺陷燃气管道极限载荷的有限元分析

利用有限元弹塑性分析方法,对含腐蚀缺陷的燃气管道进行了非线性分析,研究了腐蚀缺陷的长度、宽度和深度对燃气管道极限裁荷的影响.并和舍腐蚀缺陷管道的全尺寸爆破试验结果以及ASMEB31G计算的结果进行对比,证明了用有限元方法分析腐蚀缺陷管道的可行性.     

含腐蚀缺陷海底管道压溃压力计算方法

腐蚀是海底管道最常见的缺陷形式,明确腐蚀缺陷对海底管道压溃压力的影响规律,建立可靠的压溃压力计算方法对评估海底管道的安全运行具有重要意义。考虑几何非线性和材料非线性,建立了含腐蚀缺陷的海底管道数值仿真模型,通过与文献试验数据对比验证了其可靠性。在此基础上,开展了腐蚀参数敏感性分析,得到了腐蚀深度、长度和宽度对海底管道压溃压力的影响规律:腐蚀长度、宽度和深度对海底管道的压溃压力影响效果依次递增,相对于轴向短腐蚀管道,腐蚀深度和腐蚀宽度对长腐蚀管道压溃压力的影响更大。基于敏感性分析和大量数值计算结果,采用非线性回归方法得到了含腐蚀缺陷海底管道压溃压力的计算公式,将该公式计算结果与文献试验结果和现有方法计算结果进行了对比,本文回归公式与试验值的误差小于10%,与现有计算方法的误差小于3%,证明本文回归公式能较为准确地预测含腐蚀缺陷海底管道的压溃压力。相关成果为含腐蚀缺陷海底管道的完整性评价提供了参考。     

双腐蚀缺陷海底管道临界失效压力

为研究含双腐蚀缺陷管道的失效机理,采用非线性有限元分析方法,研究轴向间距、环向间距对含双腐蚀缺陷管道剩余强度的影响。结果表明:在腐蚀缺陷宽度和深度不变的条件下,双腐蚀缺陷轴向间距的变化对管道临界失效压力有较强影响;环向双腐蚀缺陷管道的临界失效压力与腐蚀缺陷的环向夹角没有显著关系。基于此建立了含双腐蚀缺陷管道临界失效压力与含单腐蚀缺陷管道临界失效压力之间的关系,并根据规范中含单腐蚀缺陷管道临界失效压力的计算公式,推导出含双腐蚀缺陷管道的临界失效压力,其可通过计算对应长度及2倍长度单腐蚀管道的失效应力乘以无量纲函数求得,简化了含双腐蚀缺陷管道的临界失效压力的计算方法,并通过算例验证了本文方法的正确性和通用性,并得出对工程有益的结论。     

油气管道剩余强度评价方法

随着输油气管道建设的不断发展以及管道服役年限的增加,管道因腐蚀作用会产生各种失效,为避免对含缺陷管道盲目维修和更换带来的经济损失,保证管道安全运行,对含腐蚀缺陷的管道进行剩余强度评估非常必要。文章系统阐述了油气管道剩余强度的评价方法,并比较了各种评价方法的优缺点。分析表明,有限元法能够对含缺陷的油气管道在各种外载荷作用下的应力—应变进行数值模拟,是管道剩余强度分析的一种有效手段。     

ANSYS法对含腐蚀含缺陷管道的剩余强度评价

文章采用ANSYS有限元法对含有缺陷的天然气管道的剩余强度进行分析,分析轴向腐蚀缺陷的长度和深度对管道剩余强度的影响,以及周向腐蚀、均匀腐蚀对管道剩余强度的影响.分析表明:采用有限元方法对含腐蚀缺陷管道计算剩余强度是可行的,以及各种腐蚀状况下管道的剩余强度.有限元分析法可为实际工程应用提供理论参考依据.     

正交实验法在管道腐蚀因素分析中的应用

我国城市的燃气管网已逐渐进入事故多发期,土壤的外腐蚀、燃气对管道的内腐蚀及其他影响因素造成的管道损坏,都将导致恶性事故的发生。本文以正交实验法对早期低压燃气管道的腐蚀数据进行了分析,得出了影响管道腐蚀的主次因素和管道在不同因素下的平均腐蚀速率。     

含双腐蚀缺陷高钢级油气管道剩余强度研究

为了加强含双腐蚀缺陷高钢级管道的安全评价,基于塑性失效准则,利用Workbench有限元分析软件对缺陷处的等效应力和剩余强度进行了模拟,考察了缺陷长度、缺陷深度和缺陷间距等参数对剩余强度的影响,利用99%相互作用准则确定极限作用距离,形成双腐蚀缺陷剩余强度评价方法,并进行数据验证。结果表明,随着内压的增加,管道先后经历弹性阶段、屈服阶段和强化阶段;在缺陷深度较深时,轴向间距对缺陷轴向分布时的最大等效应力影响较大,不同环向间距下的最大等效应力几乎不发生变化。当相邻腐蚀轴向间距系数n小于2.5、相邻腐蚀环向间距系数c小于1.26时,需考虑缺陷间的相互作用和影响;修正后公式可用于计算含双点腐蚀缺陷的高等级钢剩余强度,结果较DNV-RP-F101规范更接近有限元分析结果,最大相对误差不超过1.74%。研究结果可为提高管道完整性管理水平提供理论依据和实际参考。     

非线性有限元法用于腐蚀管道失效压力预测

采用非线性有限元法建立了含缺陷管道爆破失效的数值模型,以此预测腐蚀缺陷管道的失效压力。分析了模型中的单元划分、材料模式、非线性求解方法、失效判据等技术要点,对不同管材、规格以及缺陷尺寸的全尺寸管道爆破试验结果进行了分析和计算,验证了所建模型的准确性。基于有限元计算结果,同时考虑缺陷长度、深度、宽度等因素的影响,拟合出含缺陷管道的失效压力预测公式,与其他方法以及试验结果相比,该公式计算误差较小。     

含腐蚀凹坑缺陷管道的极限载荷研究

腐蚀凹坑是石油与天然气输送及石化管道常见的缺陷之一 ,会使管道产生应力集中 ,抗疲劳载荷能力降低。为寻求腐蚀球形凹坑对压力管道极限载荷的影响 ,用有限元弹塑性分析法和试验方法 ,对含腐蚀球形凹坑缺陷的压力管道进行研究 ,得到了含不同球形腐蚀凹坑缺陷压力管道在内压和弯矩联合作用下的极限载荷。试验研究证明 ,在内压和外弯矩作用下 ,腐蚀球形凹坑底部应变值最大 ,并首先屈服 ,试验测定载荷 -应变曲线与有限元计算的基本一致 ,最大误差为 7 3 2 %。腐蚀凹坑半径相同时 ,管道的极限载荷随凹坑深度的增加而降低 ;而凹坑深度相同时 ,极限载荷随凹坑半径的加大而降低。     

基于有限元方法的管道两点腐蚀研究

通过对在役管道进行检测表明,机械损伤和腐蚀是导致油气管道发生失效的主要原因。腐蚀管道往往存在多处腐蚀缺陷,为了找到缺陷间相互独立的临界距离,针对西气东输二线的输气管道,根据圣维南定理选取了3 000 mm长的管段,利用Ansys Workbench15.0软件,对含两点腐蚀缺陷的管段进行有限元分析。在管道运行压力为10 MPa的条件下,通过改变两缺陷的间距以及腐蚀深度,得到管段在不同条件下的等效应力。在同一腐蚀深度下,得到了两点腐蚀缺陷相互独立的临界值,根据失效准则确定了安全的缺陷范围,为判断管道是否处于危险状态提供了依据。     

含腐蚀缺陷管道剩余寿命预测方法研究

以天然气加热炉管为研究对象,针对含缺陷管道剩余寿命预测问题,分别基于ASME-B31G准则和有限元分析、优化设计理论,建立了计算含腐蚀缺陷管道剩余寿命的方法,根据天然气加热炉管的检测数据,应用建立的两种计算方法对天然气加热炉管剩余寿命进行了预测计算,并对两种剩余寿命预测方法、预测结果进行了讨论分析。     

城镇燃气管道隐患分析与治理措施

随着城镇的发展,很多燃气管道在城镇中被建设使用,这些燃气管道存在安全隐患。准确识别燃气管道的安全隐患,并制订相应的治理措施对预防燃气管道安全事故具有重要意义。根据近两年全国燃气管道事故的主要原因,对某城市燃气公司燃气管道隐患进行了调查分析,明确了该公司燃气管道存在的问题,提出了隐患的控制措施。结果表明,近两年全国城镇燃气管道泄漏事故主要原因为第三方施工破坏、管道腐蚀泄漏、车辆撞击和地质灾害等。该燃气公司燃气管道泄漏隐患中第三方施工破坏所占比例较低。根据燃气管道隐患分析的结果,提出了预防安全事故的措施,可为城市燃气管道运维提供参考。     

腐蚀缺陷对中高强度油气管道失效压力的影响

腐蚀管道评价规范ASME-B31G、BS7910、DNV-RP-F101、PCORRC大多以X60以下中低强度管道为研究对象,对X60以上中高强度油气管道的评价具有一定的保守性。笔者以X65和X80两种中高强度管材为研究对象,采用非线性有限元法分析了带腐蚀缺陷油气管道的失效压力,研究了腐蚀缺陷深度、腐蚀缺陷长度、腐蚀缺陷宽度和腐蚀缺陷位置对带腐蚀缺陷油气管道失效压力的影响,建立了包含腐蚀缺陷深度、腐蚀缺陷长度、腐蚀缺陷位置等参数的带腐蚀缺陷油气管道失效压力计算方法。与现有标准提供的计算方法和试验结果对比表明：本文拟合得到的计算方法误差小,保守性低,可以满足X60以上中高强度腐蚀管道失效压力的预测要求。     

含腐蚀缺陷海底管道安全评价方法比较

海底管道在服役运行过程中,由于输送介质中含有的腐蚀性物质以及周围海水、海泥等环境介质的作用,很可能会发生管内和管外腐蚀,海管壁厚会均匀减薄或形成腐蚀坑、洞等局部腐蚀缺陷。海管强度会因腐蚀缺陷而降低,操作不当时还会引发海管破损和泄漏。安全评价又称适用性评价,是对含缺陷结构是否适合于继续服役使用而进行的定量工程评价。研究比较了海底管道腐蚀缺陷安全评价常用标准和方法的特点、异同及适用条件,并以某海底管道内表面局部腐蚀缺陷为案例,给出了依据ASME B31G—2012《Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines》和API 579—2016《Fitness-for-Service》进行腐蚀缺陷安全评价的详细步骤和方法。     

含体积型缺陷管道强度的有限元数学模型研究

石油天然气管道普遍存在因腐蚀造成的体积型缺陷,而且随着服役时间的延长不断恶化,最终导致管道破坏失效。本研究以保障管道运行安全为目的,对含体积型缺陷管道剩余强度进行了研究。利用有限元软件分析了由于管道内部腐蚀缺陷引起的表面应力场,归纳了引起管道表面微应变变化的影响因素,利用软件拟合出相应的方程,建立了管壁应变与影响因素对应的三维模型,为进一步进行管道安全评估提供基础理论依据。     

北京市燃气管材失效与土壤腐蚀性微生物特征研究

对2015至2016年北京市燃气管道失效数量进行统计分析,并研究土壤类型及其腐蚀性微生物与燃气管道失效的相关性.研究结果表明:两年内北京市燃气管道失效数量达到1518次,外腐蚀为失效主因,管道腐蚀失效主要集中在管道服役7～26 a;管道腐蚀失效频率呈现出由中心地区向周边地区递减的趋势,与人口密度也存在正相关性;管道腐蚀...     

稠油采出水回用热采锅炉腐蚀行为和安全评价技术研究

通过采用高温高压模拟试验对注汽系统在回用稠油采出水后的腐蚀行为进行研究表明,炉管在回用污水中主要以均匀腐蚀为主,动态腐蚀速率在0.1385～0.2137mm/a之间。应用压力管道安全评价软件TGRC-ARSP和剩余寿命预测理论,给出了炉管的剩余承载能力,含缺陷管道的临界腐蚀缺陷尺寸和在剩余安全服役时间的预测,并通过现场炉管解剖和实物静水压试验和有限元分析对评价方法进行了验证。     

含双体积型腐蚀缺陷管道的有限元应力分析

某常减压蒸馏装置减压炉3路出口第2个弯头后直管经超声测厚发现腐蚀减薄严重。以此管道为样本,用有限元软件模拟了含双体积型腐蚀缺陷管道的应力状态,研究了平底方形、椭圆底方形两种体积型腐蚀缺陷及组合缺陷之间的距离对管道最大等效应力的影响规律。结果表明:当双平底缺陷、双椭圆底缺陷和组合缺陷之间的距离分别大于等于500,160和300 mm时,两缺陷互不干涉,可分开评定其对管道剩余强度的影响。     

含腐蚀缺陷管道安全性研究

鉴于我国管道腐蚀现象严重的问题,从管道腐蚀环境及类型着手,利用有限元分析方法开展了含缺陷管道剩余强度评价研究。