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。     

某长期服役海底管道的腐蚀现状和腐蚀机理

为了摸清某服役已22 a的海底管道的腐蚀情况和腐蚀机理,选取典型管段,对其进行宏观形貌观察和腐蚀产物的X射线衍射分析.结果表明:该管段内壁以均匀腐蚀为主,虽然存在严重结垢现象,但未发现垢下腐蚀,外壁腐蚀较为轻微,环空内发生了细菌腐蚀.     

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。     

某油气水混输不保温海底管道的腐蚀原因及控制措施

对某油气水混输不保温海底管道开展了多次智能内检测,发现在不同时间段海底管道前段及中段存在大量局部腐蚀缺陷点.通过腐蚀模拟试验、通球清管产物及微生物测试分析、海底管道温度变化曲线分析等手段,对该海底管道腐蚀原因进行了系统分析.结果表明:海底管道前段及中段产生大量腐蚀缺陷点的原因是硫酸盐还原菌和腐生菌,以及沉积物垢下腐蚀相互作用,不同时间段海底管道缺陷点发生位置不同是由物流入口温度变化从而改变管道沿程温降引起的.近年来,采取了加强通球清管措施、调整杀菌剂的注入、监测杀菌剂杀菌效果等措施后,海底管道腐蚀状况得到了缓解,腐蚀状况未见明显加剧.     

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。     

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。     

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.     

Probabilistic models for condition assessment of oil and gas pipelines

The paper is primarily concerned with the interpretation of in-line inspection data collected using magnetic flux leakage tools to characterize the actual condition of pipelines vulnerable to metal loss corrosion. The paper presents a probabilistic analysis framework to estimate the pipeline reliability incorporating the impact of inspection and repair activities planned over the service life. The framework is applied to determine the optimal inspection interval and the repair strategy that would satisfy a target reliability requirement. To update the pipeline failure probability after maintenance, a practical approximation is developed and validated using Monte Carlo simulation results.     

含腐蚀缺陷油气管道评价技术研究进展

由于外部环境及输送介质的影响,油气管道在运行过程中不可避免地会出现腐蚀缺陷,腐蚀处会产生应力集中的现象,从而削弱管道的承压能力。因此,必须对含腐蚀缺陷的管道进行剩余强度及剩余寿命评价,评价结果可以为缺陷管线的维修计划提供重要依据。综述了国内外主要的腐蚀缺陷管道评价规范,分析了不同规范的适用范围。从单个腐蚀和群腐蚀两个方面展开论述,归纳了含腐蚀缺陷管道评价技术的最新研究进展,并介绍了目前的研究热点——群腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法以及腐蚀缺陷间相互影响准则(interaction rule)。另外,论述了目前腐蚀管道剩余寿命预测的常用方法,包括灰色预测法以及可靠度函数分析法。最后,总结了腐蚀缺陷管道评价技术研究进展,并对未来的研究工作提出了展望。     

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。     

Inverse analysis of surface degradation using optical fibers

The authors present a general method based on inverse analysis of light signals from a fiber-optic sensor for in situ detection of metal, film, or coating degradation. This method, which does not, in principle, depend on the geometry of the fiber-optic sensor, is based on analysis of reflected light intensity loss as opposed to reflected or transmitted intensity modulation. Following an inverse-analysis approach, the level and rate of intensity loss are correlated with levels and rates of surface degradation. This approach allows optimization of fiber-optic sensors for specific applications and different environments. Case study analyses using experimental data are used to demonstrate the fundamentals of various aspects of this method.     

高档数控装备多层贝叶斯可靠性评估模型研究

为实现少量故障数据样本下五轴联动数控机床精确的可靠性评估,通过对贝叶斯估计方法进行研究,设计实现数控机床可靠性建模。该方法首先设定威布尔模型参数服从伽玛分布,为解决无先验信息问题,引入两层贝叶斯方法。为解决积分求解后验分布计算困难问题,使用MCMC方法计算模型参数估计值,最终建立起威布尔模型。引用某机床一年的历史故障数据,使用所设计方法与最小二乘法实现建模,用拟合优度检验将两个方法结果进行比较判断出所设计方法具有可行性。最后依据建立的可靠性模型对机床进行可靠性评估。     

工程机械用液压马达剩余寿命预测

为了进行工程机械用液压马达剩余寿命预测,基于容积效率、Wiener过程以及支持向量机回归,提出一种剩余寿命预测方法。开展液压马达全寿命试验,运用非线性支持向量机回归算法处理原始数据,基于极大似然估计法和贝叶斯更新策略建立Wiener过程模型,完成液压马达剩余寿命预测。结果表明：液压马达容积效率随冲击次数变化有明显下降趋势;非线性支持向量机回归在考虑退化数据随机性的基础上提高了规律性;基于Wiener过程的剩余寿命预测方法能够准确、可靠地预测液压马达的剩余服役寿命。