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。     

腐蚀管线失效概率的评定方法

基于结构可靠性的一般理论,建立了腐蚀缺陷管线失效的极限状态函数,并以规则化的随机变量形式表示.采用雷菲法求解了失效概率,提出了管线全线的失效概率分析方法,即沿管线全长以1km管线为失效概率的分析单元进行计算,这样能合理考虑管线沿线腐蚀状况的差异.对一条经过检测的输油管线的腐蚀缺陷数据、管道运行参数和管材性能参数进行了统计分析,运用新提出的概率数学模型计算了管道全线的失效概率,并与推荐的目标失效概率进行了比较,从而提出了对管线重点维修和监测的区段.本方法是在对油气输送管线的腐蚀程度检测之后再进行安全评定的一个行之有效的方法.     

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。     

输油管道腐蚀缺陷评估与剩余寿命预测

选择局部高风险管段对某输油管道进行漏磁检测作业,统计管线腐蚀缺陷周向位置分布,结合腐蚀检测数据,建立了ASME-B31G腐蚀缺陷容限尺寸模型。由统计数据分析表明,腐蚀缺陷深度和缺陷长度分别满足指数分布、对数正态分布,采用拟合的方法得到径向腐蚀速率计算公式。结合容限尺寸模型对腐蚀缺陷部位的剩余强度进行了评价,采用概率的方法对局部管道进行了失效概率的预测计算。结果表明:该输油管道的腐蚀较为严重,在目前的工作压力下,管段上的中度缺陷有一定的安全余量,对管道的安全操作不构成威胁;但在设计压力下,一些中度缺陷的剩余强度不能满足要求,需要进一步评估。     

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。     

基于概率断裂力学的在役管道安全评定

针对油气管道的断裂失效模式以及失效分析过程中存在的不确定性．结合概率断裂力学和安全评定规范,提出了管道缺陷概率安全评定计算方法。根据主要评定参数：缺陷尺寸、载荷、断裂韧性、机械强度等的分布特征,对各随机变量模拟抽样,应用Monte Carlo数值计算方法．确定管道上各缺陷的失效概率。概率安全评定方法真实反映了评定参数客观存在的不确定性．克服了确定性安全评定方法的缺点,具有较高的应用价值。     

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。     

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。     

基于概率论的油气管道腐蚀安全评估与维修优化

对在役油气管道系统的腐蚀缺陷进行安全评估,量化其结构性能的衰减程度,可为优化维修决策方案提供依据。为此,综合考虑管道服役期内检测与维修活动的影响以及检测数据、管材特性、工作载荷和腐蚀增长率等不确定性因素,通过将概率论引入油气管道腐蚀评估领域,提出了一种油气管道腐蚀评估和维修优化模型。该模型可用来优化管道的检测周期及维修,使其满足目标可靠度要求。针对管道维修后的失效概率需要重新确定的问题,提出了一种近似方法,并运用MonteCarlo模拟并验证其准确性。实例表明,该模型用于油气管道腐蚀评估和维修优化是可行的。     

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。     

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。     

长庆油田油气管道腐蚀检测与剩余寿命评价

埋地油气管道发生腐蚀将会导致油气管道穿孔、泄漏甚至破裂,造成巨大的财产损失,因此有必要对存在腐蚀缺陷的油气管道进行检测并对其剩余寿命进行预测。以长庆油田油气管道为研究对象,分析其管道的腐蚀特征及防护措施,结合各检测技术的优缺点,采用CIPS与DCVG联合检测方法对管道腐蚀进行检测,效果较好。同时在管道剩余寿命预测方法的研究基础上,提出采用灰色理论预测和人工神经网络相结合的方法来预测油气管道的剩余寿命。     

基于故障树-贝叶斯网络的管道失效概率计算研究

摘要：近年来,我国油气管道实现跨越式发展,但由于管道腐蚀、设备陈旧、非法占压、阴保失效、第三方破坏等原因导致失效事件数量不断攀升,严重影响了管道完整性管理。针对管道失效这一问题,采用故障树和贝叶斯网络相结合的方式,以管道失效为顶事件,建立了故障树分析模型,随后将故障树向贝叶斯网络进行有效映射,通过贝叶斯的正向因果推理和反向诊断推理分别对管道失效概率和影响管道失效的主控因素进行分析和计算,通过调整各节点的状态和条件概率分布,实现了对管道失效概率的不断更新,最后进行了实例计算,研究结果可为管道延寿和防腐提供理论依据。     

在役油气管道安全评定软件

PSAforWindows是运行在Windows系统下的油气管道安全评定软件。该软件既可以用于在开挖中发现的管道局部缺陷的剩余强度的精确评定 ,又可以用于腐蚀检测之后对管道全线的安全评定与剩余寿命预测。软件中采用了非线性有限元分析、失效评定图和概率性的评定方法等最新成果。介绍该软件的结构、模块、软件特点、主要功能和操作界面     

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。     

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。     

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。     

油气输送管道阴极保护系统影响因素与解决对策

腐蚀因素是引起管道事故最为常见的原因,阴极保护作为一种有效、方便的管道防腐措施得到了大力推广,但是近几年来却出现了管道阴极保护失效的问题。针对管道阴极保护中出现的各种问题,首先对阴极保护的原理进行分析,统计影响油气管道阴极保护的主要因素,由此提出两大类解决阴极保护失效的主要措施,为我国管道安全建设提供建议。研究表明:由于我国油气管道所处环境较为复杂,所以影响阴极保护的因素较多,只有从提高管道本质安全和接地排流两个角度入手,才能减小阴极保护失效的概率,全面保障油气管道的安全。     

在役油气管道安全评定软件

PSA for Windows是运行在windows系统下的油气管道安全评定软件.该软件既可以用于在开挖中发现的管道局部缺陷的剩余强度的精确评定,又可以用于腐蚀检测之后对管道全线的安全评定与剩余寿命预测.软件中采用了非线性有限元分析、失效评定图和概率性的评定方法等最新成果.介绍该软件的结构、模块、软件特点、主要功能和操作界面.     

基于Spearman-CS-ELM的油气管道腐蚀预测模型

腐蚀是造成油气管道失效的主要原因,准确预测管道的腐蚀缺陷是防止管道失效事故的重要手段。基于斯皮尔曼（Spearman）、布谷鸟算法（CS）和极限学习机（ELM）组合模型,采用Spearman相关系数判别腐蚀因素的相关性,利用因子分析进行降维处理,引入极限学习机对腐蚀速率进行回归,采用CS算法对ELM模型的输入权值和隐含层阈值进行迭代寻优,并比较不同的ELM激活函数,建立了一套埋地管道腐蚀速率预测方法。通过对某埋地管道进行预测值与实际检测值的比对,腐蚀速率的平均相对误差为2.32%。