考虑随机过程的油气管道时变失效概率计算

为提高油气管道抗风险能力和完整性管理水平,针对管道结构抗力和附加载荷随时间随机变化的特性,将剩余强度视为随机过程,引入“首次穿越模型”构建腐蚀管道的时变失效概率模型,通过实例分析考察了管道结构参数和随机激励因素对失效概率的影响,并进行了定量分析。结果表明,基于蒙特卡洛模拟的计算结果与基于首次穿越模型的计算结果相比,两者吻合性较好,证明了时变失效概率模型的科学性和有效性;系统运行压力和腐蚀速率是影响失效概率的主要因素,在低失效概率下,可忽略管道规格和抗拉强度的影响;在正常条件下,该管道的剩余寿命为24 a,在运行20～30 a期间应注意对管道系统进行维护维修,以提高管道使用寿命。     

基于极限状态方程的管道腐蚀失效概率模型的建立

针对天然气管道存在的腐蚀问题,可通过腐蚀失效分析方法对天然气管道进行风险评价。依据结构可靠性分析理论,提出了一种通过腐蚀失效概率模型来描述管道腐蚀失效的方法。基于极限状态方程,建立了管道腐蚀失效概率模型。通过计算管道3种代表性的减薄状态,并将3个失效概率加权相加得到总的失效概率。最后通过实际算例证明了该模型的适用性。该模型为埋地管道失效概率的计算提供了一个可行的方法。     

腐蚀作用下城市埋地燃气管道的失效概率分析

失效概率确定是管道定量风险评价的核心内容。为此,针对城市燃气输配管道特点,通过建立管道失效概率模型,利用可靠性理论得出了腐蚀作用下城市埋地燃气管道失效概率随服役年限的变化情况,并对影响管道失效概率的随机参数进行了分析。结果表明:在管道投入运行初期,腐蚀对管道失效概率的影响较小,其余参数的相对影响随工作压力大小而变化,当工作压力小于2.5 MPa时,竖直荷载是影响城市埋地燃气管道失效概率的最主要因素;随着工作压力的增加,竖直荷载影响失效概率的重要性逐渐下降,材料屈服强度、管道壁厚的重要性逐渐增加,而工作压力的重要性显著增加;当工作压力达到4.0 MPa时,对管道失效概率影响较大的因素为材料屈服强度、工作压力、竖直荷载和管道壁厚等;随着管道服役年限的增加,腐蚀对失效概率的影响增大并逐渐占据主导地位,在管道运行后期,影响管道失效概率的主要参数是腐蚀指数、腐蚀乘子和工作压力。     

硫化氢环境下老旧管道失效概率评价方法研究

老旧管道在服役过程中存在着失效风险,而影响老旧管道失效的因素有很多,在众多影响因素中硫化氢对管道产生的腐蚀损伤较严重。为解决受腐蚀损伤的老旧管道安全评估问题,文章建立了一种在硫化氢环境下老旧管道失效概率评价方法。以在硫化氢环境中使用了约20年的老旧集气管道为研究对象,采用蒙特卡洛法模拟管道服役过程中的动态压力和腐蚀损伤引起的剩余强度的变化,计算了单一腐蚀因素引起管道失效的概率,并通过正态分布概率给出管道使用的安全范围。研究结果表明：投运20年以上的含硫老旧管道在氢致开裂实验与应力腐蚀开裂实验中,均未发生开裂。根据模型计算得出,老旧管道依旧可以安全服役,但服役6年后失效概率超过0.5,需要进行整修工作,服役27年后,管道内腐蚀严重,剩余强度降到3.82 MPa,需要更换管道。通过模拟得到了失效概率与腐蚀缺陷和服役时间的关系,为老旧集气管道再服役提供理论依据和参考价值。     

基于个人风险分析的天然气管道安全距离研究

合理确定天然气管道安全距离,不仅可以减少和避免事故造成的人员和财产损失,而且可以为管线的合理设计及城市土地规划提供依据。通过分析天然气管道失效概率和失效后果,建立天然气管道个人风险计算模型。根据《危险化学品生产、储存装置个人可接受风险和社会可接受风险标准》所规定的个人风险可接受标准,划分了管道周边不同的风险区域,确定了新建及在役天然气管道的安全距离。以某段天然气管道为例,计算了个人风险和安全距离,为在役及新建天然气管道安全距离的确定提供参考。     

西部输油管线风险评估及安全评价

风险评估能够通过分析部分管段的失效概率因素得出整段管线的相对失效概率,从而减小管线发生风险的概率,因此进行管线腐蚀风险评价并且采取有效控制方法对集输系统具有重要意义。以西部某输油管线为例,将管线分为13段,依据管线风险评价体系,相应编制出风险评价计算软件,对输油管线各管段进行失效概率评估。将管线风险评估分为4个基本模块,基于各模块失效概率,计算出管线各管道的风险值,可得出:管段1的相对失效概率较高,其原因是管道的腐蚀较为严重;风险评估的结果是管段13风险值最高;腐蚀、第三方破坏是该管线的主要问题,应加强管线的腐蚀防护系统的维护及改造。     

应用API 581对输气站场进行定量风险评价

目前专门针对输气站场的风险评价方法还不多，现有的手段也只是根据国家法律法规得出定性的评价结果，然后按照评价结果对照得出整改方案。为此，对输气站场的定量风险评价工作提出了一套新方法，得到了定量的和更加客观的风险排序，为管道站场的完整性管理工作提供了有力的支持；并以陕京输气管道榆林压气站为例，应用美国石油学会标准API 581（基于风险检测的基本源文件）对站内设施进行了风险评价，计算了站内设备和管线的失效后果、失效概率，得到了定量风险值，进而分析了风险值产生差异的原因。最后，针对我国输气管道风险评估工作提出了看法和建议。     

基于模糊算法的老龄海底管道失效事故树定量分析

将海底管道失效的原因分为人为因素和自然因素两类,建立海底管道失效事故树。采用专家主观判断法结合模糊算法计算基本事件的发生概率。通过对事故树的定性分析,得到引起管道失效的26个最小割集。通过定量分析,计算顶事件的发生概率和基本事件的关键重要度系数。计算结果表明,海底管道失效的概率为0.2197,通过关键重要度系数分析得到的基本事件风险排序结果与定性分析结果一致。     

基于不同随机退化过程的腐蚀管道时变失效概率

在进行腐蚀管道的时变失效概率分析时主要存在腐蚀管道失效状态的判定以及管道腐蚀退化过程的准确模拟两个问题。基于管道试验爆破数据,依据损失函数值最小选择了管道剩余内压承载力;将随机过程——伽马过程、逆高斯过程和维纳过程引入到计算腐蚀管道的失效概率中;结合蒙特卡洛法计算了管道的时变失效概率。以一组工况为例,分析了退化过程的类型和参数对管道时变失效概率的影响,并评价了确定管道剩余寿命的不同方法。结果表明,DNV-RP-F101规范公式相对更符合实际情况的管道剩余内压承载力表达式;使用随机退化过程模拟管道的时变失效概率可以很好地描述腐蚀增长的随机性,为预测管道时变失效概率提供准确可靠的结果。     

基于改进故障树的站场静设备风险评价技术研究

通过对油气管道及站场设备进行风险评价,在失效模式分析的基础上,结合层次分析法和模糊概率法对故障树模型进行了改进,并编写了失效分析软件.以原油储罐为例进行计算,失效可能性的计算结果与标准规范的评价结果、现场无损检测的结果相符,根据概率重要度排序,绝缘涂层和阴极保护的重要度较高,并针对性的提出了风险减缓措施,实现了定量风险...     

燃气管道失效概率评估方法研究

失效概率评估是燃气管道定量风险评估的关键内容之一。对基于专家估计的主观失效可能性评估方法和基于历史失效数据统计或强度理论的客观失效概率评估方法的优缺点进行了分析,提出了一种主观方法和客观方法相结合的失效概率评估方法。采用历史失效数据统计方法,计算燃气管道的平均失效概率;采用层次分析法,利用专家估计数据,求得管道失效可能性,并认为主观估计的中等可能性等于历史失效数据统计的平均失效概率,从而确定主观失效可能性和客观失效概率之间的关系式。以埋地钢质管道腐蚀失效为例,阐述了这种失效概率评估方法。采用主观估计法,求得任意情况下的管道失效可能性,利用主观可能性和客观概率之间的关系式,求出燃气管道的客观失效概率。     

基于不同随机退化过程的腐蚀管道时变失效概率

在进行腐蚀管道的时变失效概率分析时主要存在腐蚀管道失效状态的判定以及管道腐蚀退化过程的准确模拟两个问题。基于管道试验爆破数据，依据损失函数值最小选择了管道剩余内压承载力；将随机过程——伽马过程、逆高斯过程和维纳过程引入到计算腐蚀管道的失效概率中；结合蒙特卡洛法计算了管道的时变失效概率。以一组工况为例，分析了退化过程的类型和参数对管道时变失效概率的影响，并评价了确定管道剩余寿命的不同方法。结果表明，DNV-RP-F101规范公式相对更符合实际情况的管道剩余内压承载力表达式；使用随机退化过程模拟管道的时变失效概率可以很好地描述腐蚀增长的随机性，为预测管道时变失效概率提供准确可靠的结果。     

基于贝叶斯网络的陆上油气管道失效风险研究

利用贝叶斯网络BN(Bayesian network)的不确定性推理和建模优势,提出了一种基于BN的陆上油气管道多因素多态失效风险分析方法。首先对造成管道失效的自然灾害、腐蚀和施工管理等主要因素的失效状态进行了分析修正,建立了BN概率计算模型。以某管道为实例,分别对管道失效单因素多态、两因素多态、三因素多态等情况进行了定量分析和定量评估,得出了管道失效概率和各基事件的结构重要度。结果表明:利用BN分析方法评价陆上油气管道失效风险,能够推算出更精确的基事件概率分布,同时找出导致事故发生的最可能原因,为陆上油气管道事故的风险控制和安全管理提供了合理的建议。     

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。     

地区等级升级后的天然气管道定量风险评价技术

随着我国经济社会建设的快速发展,部分在役天然气管道所通过的地区逐渐由过去人口稀少的一级、二级地区升级为人口密集的三级、四级地区,管道失效的风险大幅度增加,急需建立相应的定量风险评价技术以确定管道的实际风险水平。为此,提出了基于可靠性的天然气管道定量风险评价流程:首先采用基于可靠性的极限状态方法计算评价管段的失效概率、采用管道失效后果模型计算管道的失效风险,并依据计算结果对地区等级升级后的天然气管道进行定量风险评价;然后引入风险可接受准则,判定地区等级升级后天然气管道的个体风险水平和社会风险水平;进而有针对性地制订风险消减、防护措施。实际应用结果表明:该技术不仅可以实现天然气管道失效风险的定量计算和评价,而且还能够对不同风险消减、防护措施进行效果检查及对比,在保障天然气管道风险可接受的前提下,实现天然气管道风险控制管理技术性和经济性的最优化。     

海底管道第三方破坏失效状况模糊故障树分析

同陆上管道相比,海底管道工作环境条件恶劣,运行风险更大,失效概率更高,故研究海底管道的失效情况具有重要意义。采用故障树法,对引起杭州湾海底管道第三方破坏失效的各个因素进行了分析,建立了第三方破坏故障树。通过对该故障树的定性分析,得到引起管线失效的16个最小割集;通过定量分析,计算其顶事件的发生概率并进行底事件重要度分析;采用专家调查和模糊集理论相结合的方法,评估故障树底事件发生概率的模糊性,并以杭州湾海底管道第三方破坏故障树中“自埋效果差”这一底事件为例,计算出其模糊失效率为3.348 5×10^-3。     

一种天然气输气管道腐蚀评价方法

这项研究的目的是为天然气输送开发一种原始的概率方法去做管道维护风险评估—主要可用于管道的腐蚀风险评价。该方法基于内部检测到的异常群体去对管道内部腐蚀做风险评估。利用一定缺陷深度和形状分布的族来自对运行中的钢管的重复内部检测。基于两次或多次检查之间的缺陷尺寸变化来确定径向增长率。未检测到的数量假设通过a确定不确定性的大小,管壁的金属损失通过基于a的断裂力学方法评估。在稳态条件下计算管道的气体压力分布和温度,特别要注意评估管道故障的概率,考虑到人口密度和道路交通等参数对周围地区造成的影响。所提出的新方法应用于高风险,高压力天然气输送管道区域,对流体输送的不同管道的风险通过失效概率进行计算[1],亦可对流体输送的不同管道的腐蚀概率进行计算,是很综合的一种管道腐蚀评价方法。。     

腐蚀海底管道可靠性分析

为了计算海底管道在腐蚀作用下的可靠性,研究了海底管道在正常服役阶段可能受到的荷载作用,包括内压、温度、弯曲、覆土、地震作用和残余应力作用。基于Monte Carlo方法结合算例,计算了腐蚀海底管道在这些作用下的可靠性,得到了失效概率随时间的变化曲线。同时,研究了这6种作用对腐蚀海底管道的影响,描述了各种作用对腐蚀海底管道的影响程度。从影响腐蚀海底管道失效概率的角度,定义了参数灵敏性指标,对海底管道设计中经常涉及的参数如操作压力、管道半径、管壁厚度和管线埋设深度等进行了灵敏性分析,讨论了其变化对管线失效概率的影响,为实际工程中对腐蚀海底管道进行可靠性分析提供了参考。     

采油管道的失效概率和剩余寿命预测模型研究

随油气田开发时间的不断延长,油气田内油气采集管道发生失效的可能性也在不断的增加。文章基 于油气采集管道失效概率模型和剩余强度模型,建立了基于腐蚀的采油管道剩余寿命和失效概率计算模型,分析 了工作压力、腐蚀速率、屈服强度等因素对采油管道的腐蚀失效概率和剩余寿命的影响规律。结果表明,文章所建 立的基于腐蚀的采油管道失效概率和安全使用寿命的计算方法的计算结果较为准确,对采油管道的运行管理有一 定的理论指导意义。当采油管道的工作压力从 4.85 MPa增加6.55 MPa时,采油管道剩余寿命从28年减少至16 年;当坑深腐蚀速率和坑长腐蚀速率分别由0.05 ｍｍ/ａ和 2.5 ｍｍ/ａ上升至0.2 ｍｍ/ａ和10 ｍｍ/ａ时,采油管道安 全使用寿命下降21-42 年;当采油管道规格由DN600增加至DN900时,采油管道的使用寿命增加10年。失效事 件的关联性与采油管道的屈服强度对采油管道的失效概率影响作用较小,属于次要影响因素。     

考虑腐蚀缺陷的管道内检测周期优化方法

内检测是进行风险识别,保障油气管道安全运行的重要手段。为了平衡风险与成本,确定最优的腐蚀管道内检测周期,提出了基于成本的以失效概率阈值为决策变量的内检测周期优化方法。利用蒙特卡罗仿真技术计算了管道的可靠性和总成本率,以最低总成本率确定管道最优失效概率阈值,从而得出最优内检测周期。采用某天然气管道的实际数据对提出的方法进行了论证和敏感性分析,结果显示最优内检测周期随着缺陷初始深度和缺陷深度生长速率的增大而减小,缺陷初始深度变异系数和失效成本对最优内检测周期无显著影响。所提出方法可以在风险和成本之间寻求平衡,有效地确定腐蚀管道的最优内检测周期,能定量评价腐蚀缺陷相关参数对管道内检测周期的影响,具有一定的先进性。