基于混合分布模型的海底管道腐蚀特性分析

目的 针对海底管道长期腐蚀损伤的随机性、多态性等问题,研究不同服役年限的海底管道腐蚀损伤分布特性及演化规律。方法 提出了一种基于混合分布模型的海底管道腐蚀特性分析方法,该方法以老龄海底管道腐蚀损伤实测数据为基础,通过对不同服役年限下的海底管道腐蚀损伤特征进行统计分析,确定出海底管道腐蚀损伤的最佳分布模型,建立基于混合分布模型海底管道腐蚀损伤随机过程模型。进一步使用ARIMA方法对模型参数进行持续修正,并对管道腐蚀损伤进行预测。结果 不同服役时间下的腐蚀损伤最佳分布不同,Weibull、Gumbel及Gamma分布模型均具有较好的拟合优度,且各分布模型随服役时间的增长呈现出不同的变化趋势,相应分布模型参数呈现出动态变化。结合ARIMA模型修正方法,充分利用实测数据能够不断降低模型的不确定性。结论 海底管道的腐蚀损伤具有明显的多态性和随机性特征,很难采用单一分布模型对管道腐蚀损伤数据进行普遍性描述,既有的腐蚀损伤模型存在一定的不确定性及局限性,而基于混合分布模型的分析方法更能准确地反映海底管道长期腐蚀损伤的实际分布规律。     

南海某海底管道腐蚀原因分析

海底管道发生泄漏的原因有多种,例如外力损伤、内部腐蚀等。南海某油田海底管道在投产几年后发生了腐蚀泄漏,通过对海底管道泄漏前的生产数据进行管道失效长度分析、冲蚀分析和腐蚀速率模拟计算,给出了该管道发生腐蚀泄漏的原因,为以后海底管道的安全运行提供借鉴。     

海底油气管道内腐蚀分析与防护

海底管道是海上油气集输的主要载体,由于管材一般为碳钢,容易遭受内腐蚀,并造成管线泄漏等失效事件。为降低管道运行风险,减小腐蚀危害,从全生命周期完整性管理的角度分析了海底油气管道内腐蚀发生的原因及机理,提出了基于完整性管理下的设计选材、制管、施工、运营维护等各阶段的腐蚀防护措施。     

海底集束管道系统的腐蚀与防护

海底集束管道系统的主要功能是提供相对短距离的油田内部油气集输、注水、加热、提气、控制电缆等,是一种新型的油田内部油气集输方案。海底集束管道系统在世界上已有较多应用,但在国内尚无先例。本文对海底集束管道系统进行了简单介绍,重点介绍了其腐蚀与防护情况。     

组合载荷下单缺陷腐蚀海底管道的安全分析

采用许用应力法对腐蚀海底管道的安全性进行评估,并通过有限元模拟对组合载荷(内压与轴向压应力叠加作用)下单缺陷腐蚀海底管道进行应力分析,探讨了影响管道峰值应力的缺陷几何参数的敏感性。结果表明:轴向压应力一定时,随内压不断增加,管道有效应力呈先下降后上升的变化趋势,进入屈服稳定阶段后,有效应力继续增大,直至管道破坏。     

海底管道腐蚀产物对缓蚀剂效率的影响

目的：研究海底管道中的腐蚀产物对缓蚀剂效率的影响,对海底管道运行过程中缓蚀剂的使用提出建议。方法采用高温高压反应釜模拟现场作业条件进行CO2腐蚀实验,采用失重法测定海底管道钢试片的全面腐蚀速率,采用扫描电子显微镜观测试片微观表面形貌,实验评价已发生腐蚀试片和清除腐蚀产物试片的全面腐蚀速率和缓蚀剂效率。结果在经过CO2预腐蚀并覆盖腐蚀产物膜后,高效缓蚀剂H的缓蚀效率为75%,低于直接作用于裸钢时的缓蚀效率90%。清除腐蚀产物后,缓蚀剂H的效率为80%,比未清除前的缓蚀效率有所提高,低于常用的缓蚀剂效率设计值85%,且试片的全面腐蚀速率有所降低。结论在海底管道投产后,应避免初期缓蚀剂加注不当或不足发生的CO2腐蚀,如果通过铁离子含量检测等方法已检测发生比较严重的 CO2腐蚀,应及时采取清管和后续预膜措施,必要时应及时调整缓蚀剂加注剂量或缓蚀剂类型。     

一种海底管道多相流内腐蚀直接评价的方法

提出了一种适用于海上油田海底管道多相流内腐蚀直接评价(ICDA)方法;基于海底管道基础数据、生产工况以及油气水检测数据,对介质流态的热力学、动力学和水力学影响因子进行分析,评估海管内腐蚀发生的位置及最大局部腐蚀速率;将南海多条海管的直接检测数据与ICDA结果进行对比。结果表明:ICDA评估方法能够准确地反映海管实际内腐蚀状况,为不能采用智能通球FML内检测的海管提供了一种有效的内腐蚀评估方法。     

考虑多腐蚀缺陷作用效应的海底管道失效压力分析

目的研究多种腐蚀缺陷及多腐蚀缺陷间相互作用对管道失效的影响,提出考虑多腐蚀缺陷作用效应的管道失效压力计算方法。方法基于腐蚀缺陷压力管道全尺寸压力爆破试验数据,采用有限元方法分析含不同尺寸多腐蚀缺陷的管道失效压力,提出重叠腐蚀缺陷相互作用系数概念,并将其应用到重叠腐蚀缺陷管道失效压力的计算中。结果腐蚀缺陷间不同的轴向间距及环向间距均对多腐蚀缺陷相互作用有显著影响,从而影响管道失效压力。多腐蚀缺陷间相互作用存在临界范围,且不同腐蚀缺陷尺寸对其相互作用临界值影响不同。当管道存在"十"字形重叠腐蚀缺陷时,失效压力明显降低。重叠腐蚀缺陷顶层缺陷的几何尺寸是决定失效压力变化趋势的主要原因,即随着顶层腐蚀缺陷轴向长度及深度的增加,失效压力出现大幅降低;而随着顶层缺陷宽度的增加,失效压力下降趋势缓慢。结论腐蚀缺陷几何尺寸是影响管道失效压力及腐蚀缺陷间相互作用的重要因素,结合腐蚀缺陷间相互作用系数能够有效进行多腐蚀缺陷管道的失效压力分析计算。     

基于动态贝叶斯网络的海底管道点蚀疲劳损伤失效模型研究

目的研究海底管道在点腐蚀和腐蚀疲劳双重影响下的整个破坏过程,基于动态贝叶斯网络构建系统失效模型,对海底管道系统不同疲劳寿命下的失效概率进行预测。方法将点蚀疲劳损伤过程分为腐蚀点成核、腐蚀坑增长、短裂纹扩展和长裂纹扩展四个阶段,采用蒙特卡洛模拟方法对腐蚀点形成到短裂纹发生前的管道破坏过程进行分析,结合疲劳裂纹扩展的动态贝叶斯网络结构图,在充分考虑相关影响因素不确定性的基础上,为海底点蚀管道系统提出一种创新性的概率分析方法,对点蚀管道疲劳寿命的失效概率进行科学预测。结果结合实例分析,通过蒙特卡洛模拟方法,求解得出腐蚀坑增长转变为短裂纹扩展状态的临界裂纹尺寸为0.8mm。采用动态贝叶斯网络分析方法,对未经受维修保养的点蚀管道进行疲劳寿命预测,当管道运行到第35年时将会面临失效风险。结论所构建的模型可以对海底点蚀管道腐蚀疲劳寿命失效概率进行合理预测,通过观测相关影响参数的变化,及时更新预测结果,有助于为海底管道系统制定有效的维修策略。     

乙二醇对海底管道CO2腐蚀的抑制作用

海上凝析气田开发普遍采用加注乙二醇(MEG)的方法保护海底湿气管道,抑制水合物形成,对管道内腐蚀也有一定的影响。本工作采用高温高压釜和电化学方法研究了乙二醇对海底管道内部CO2腐蚀的影响,结果表明,乙二醇对CO2均匀腐蚀具有显著抑制作用,抑制效果与国外的经验公式预测结果接近。乙二醇对管道内腐蚀起抑制作用的主要原因可能与降低水的活性、降低FeCO3的溶解性、促进生成腐蚀产物膜等因素有关。     

水下环境腐蚀对发射装置可靠性的影响分析

腐蚀是影响水下发射装置结构可靠性的重要因素之一.根据发射装置水下腐蚀及防护的特点,将发射装置的水下腐蚀归结为三种典型腐蚀,并对三种典型腐蚀的情况以及对装备结构可靠性的影响进行了分析,探讨了有效的防护方法.     

磷化工艺在海底管道防腐蚀中的应用

介绍了磷化工艺原理、工艺流程及其工艺控制,通过在工业管道上进行3LPE涂敷试验,研究了磷化处理对涂层性能的影响。结果表明:磷化处理提高了钢管的表面质量,涂层附着力得到改善。     

均匀腐蚀钢筋的可靠性分析

以含氯离子环境下检测到的钢筋均匀腐蚀数据为基础,用平均腐蚀深度对钢筋的锈蚀程度进行了表征。分析了钢筋均匀腐蚀深度的分布类型,建立了均匀腐蚀钢筋的可靠性模型,并进行实例验证分析,得出了一定腐蚀时间下钢筋腐蚀可靠性的发展规律,据此建立了钢筋均匀腐蚀的可靠度计算方法。     

新旧海底输气管道联网供气的内腐蚀可能性分析

渤海某油田新建的输气管道并入原有输气管道,本文讨论了该联网供气过程中二氧化碳和硫化氢的腐蚀影响,模拟分析了二氧化碳对输气管道用钢的腐蚀,并分析了油田所产气中的二氧化碳和硫化氢对新旧管道腐蚀的可能性.     

腐蚀和残余应力对油气管道不规则区可靠性的影响分析

目的针对油气管道的运行安全问题,建立油气管道局部腐蚀模型,对管道不规则区域的可靠性进行准确分析。方法首先,对管网中不同的不规则区域管道的腐蚀进行简单分析,每个区域都有局部腐蚀缺陷,任何区域的破坏都会导致整个管网的破坏。其次,定义各区域的有限元模型,考虑文献中给出的局部腐蚀模型和常用应力模型。再次,利用概率分析方法给出真实的腐蚀参数和时间模型,并采用蒙特卡洛模拟算法进行求解,得出不同腐蚀速率下管道的不规则区域的失效概率。最后,以三种不同腐蚀速率的数值算例分析各种因素对腐蚀管道可靠性的影响。结果受腐蚀和残余应力的影响,不规则区域的可靠性明显大于规则区域。考虑不同区域的残余应力,破坏概率随残余应力的增加而增加,特别是高腐蚀速率时,失效概率增加,而低腐蚀速率时,这种敏感性降低。法兰的可靠性更受有无残余应力腐蚀的影响。常规区(基)的可靠性最好。结论管道不规则区域对腐蚀和残余应力的响应机制不同于规则区域,所提出的方法相比于传统方法,能够更有效地评价不规则区域的可靠性。     

两种水处理工艺对再生水管网腐蚀的影响

基于某再生水厂现有水处理工艺,对其混凝沉淀和消毒工艺进行优化,通过挂片失重试验、扫描电镜(SEM)观察和X射线衍射(XRD)分析对比研究了两种再生水处理工艺对管网腐蚀的影响。结果表明:优化工艺出水的Larson指数和微生物活性比原工艺出水的显著降低,金属表面腐蚀层呈光滑晶态状,在优化工艺产出的再生水中,对管体起到保护作用的CaCO_3层从腐蚀初期就开始形成并贯穿整个腐蚀过程中,使再生水管网的腐蚀情况得到缓解,因此优化工艺可有效地缓解铸铁管网的腐蚀。     

基于IFA-BPNN的长输管道外腐蚀速率预测

目的 构建陆地长输管道外腐蚀速率的预测模型,提升管道外腐蚀速率预测的精度,对长输管道外腐蚀状态进行准确把控.方法 深入解析了萤火虫算法(FA)的工作原理,针对FA易出现陷入局部最优或因控制参数设置不合适而导致函数无法收敛等问题,提出了FA的改进方案:采用Logistics混沌映射的方法初始化萤火虫的位置,提升萤火虫种群的所养性;引入一种新的惯性权重计算方法来改进萤火虫位置移动公式,提升FA全局寻优能力.利用改进的萤火虫算法(IFA)对误差反向传播神经网络(BPNN)初始权值和阈值进行优化,建立基于IFA-BPNN的长输管道外腐蚀速率预测模型.以111组长输管道外腐蚀检测数据为例,在MATLAB中进行模拟仿真计算,使用粒子群算法优化的BPNN(PSO-BPNN)、遗传算法优化的BPNN(GA-BPNN)以及未进行优化的BPNN作为对比模型进行对比分析.结果 使用IFA优化BPNN,大幅提升了BPNN模型的预测精度.使用IFA-BPNN模型预测12组管道腐蚀速率,平均相对误差仅为5.94％,预测结果的R2为0.99595,均优于BPNN、PSO-BPNN以及GA-BPNN模型的预测结果.结论 IFA-BPNN作为预测管道腐蚀速率工具具有较好的预测精度和鲁棒性.     

基于层次分析的液压负载模拟器控制软件可靠性分配

在充分分析液压负载模拟器控制软件功能及故障模式的基础上,提出了基于层次化分析(AHP)的可靠性分配模型。实际软件测试结果表明,基于AHP的可靠性分配结果与测试结果近似,且满足用户对控制软件可靠性的指标要求。