高钢级油气管道ECA评价技术研究现状与展望

近年来,高钢级油气管道环焊缝引发的事故频发,给正常生产秩序和施工进展带来困难.因此,对高钢级油气管道环焊缝进行准确的适用性评价是保障管道安全运行的必要手段.本文通过对比分析基于"合于使用"原则发展来的5种缺陷评定方法,以及以BS 7910为基础的分析缺陷评定方法在管线钢中的相关应用实例,总结了工程临界评估(Engineering critical assessment,ECA)对高钢级管道环焊缝安全使用的作用,并对ECA技术在高钢级油气管道环焊缝评估方面的发展方向做出预测:1)建立高钢级管道的力学性能数据库,编制缺陷评估软件,以简化ECA评估方法;2)克服过渡区域影响、强度不匹配、复杂服役环境韧性变化等问题,得到更合理、更精确的评估结果;3)为管道焊接缺陷AUT检测和RT检测提供验收标准和判断依据,给出不同管材适用于双百双评还是双百单评指导意见和依据,向实际工程应用靠拢.     

采用失效评估图确定新建油气管道环焊缝断裂韧性的方法

油气管道现场环焊缝的断裂韧性是保障管道环焊缝安全的重要因素。我国以往根据工程实际做法主要参考管体焊缝韧性指标确定,缺少系统的推导计算。为合理确定该指标,本文采用断裂力学的计算方法,按照BS 7910,API 579标准中规定含缺陷金属结构失效评价原理,针对西三线中靖联络线工程设计采用的设计参数(管径、压力、钢级、壁厚)和执行的无损检测标准,分析了管道所承受的最大轴向应力和环焊缝极限容限缺陷尺寸,基于失效评估图(FAD)中的失效评估曲线,计算推导了管道环焊缝的断裂韧性指标CVN值。在计算基础上,结合对国内外标准的对比分析,确定了工程采用的环焊缝断裂韧性CVN值,对今后类似工程环焊缝冲击吸收功的确定具有重要指导作用和借鉴意义。     

油气长输管道阴极保护系统的影响因素分析

管道腐蚀成为了目前影响油气长输管道正常运行的主要因素之一,而在油气长输管道防腐措施中阴极保护技术是一种比较常用的防腐措施。本文主要就油气长输管道中阴极保护系统的影响因素进行了分析,并提出了阴极保护失效的应对措施。     

焊接检验及其设备

长输管道对接环焊缝质量问题追因分析——基于层次分析法（AHP）；激光拼焊中基于ART2神经网络的在线质量检测；MAG焊接熔池的视觉检测；钢制储罐角焊缝的磁粉探伤；基于信息融合优化搜索的X射线焊缝缺陷检测；     

环焊接头强度对高应变海洋管道轴向承载能力的影响

基于应变设计的油气输送管道,环焊接头的强度对管道轴向变形能力起着至关重要的作用。以OD559×31.8 mm L485高应变海洋管道环缝为研究对象,采用有限元方法和数字图像相关法(DIC)拉伸试验及宽板拉伸试验,研究了GMAW环焊接头不同区域的强度变化对管道轴向承载能力的影响。结果表明,随焊缝金属强度的升高,管道轴向极限载荷和轴向平均应变增大,失效位置由焊缝向热影响区和母材转移;根焊金属占比小,热影响区很窄,高强匹配时根焊金属和热影响区强度对管道轴向极限载荷和轴向平均应变影响较小;在轴向载荷下,低强匹配环焊接头的母材、热影响区和焊缝的轴向应力和轴向应变分布极不均匀。受母材的拘束作用和焊缝金属自身的形变强化,低强匹配焊接接头的抗拉强度高于全焊缝金属,但变形和屈服主要集中在焊缝区域,容易导致管道环焊缝断裂失效。     

高钢级管道环焊缝裂纹失效分析

含裂纹缺陷的环焊缝失效分析,是解决X70及以上高钢级管道环焊缝质量风险的必要环节。文中对现阶段含裂纹缺陷的环焊缝排查和失效分析进行了梳理和成果总结分析,及时发现问题和规律,为后续安全管控和裂纹机理研究提供参考。已有失效分析规律总结如下：X70及X80管道环焊缝裂纹以根焊开裂形式为主;变壁厚、管道顶部和底部等位置容易发生环焊缝裂纹缺陷,焊接施工和缺陷无损检测及评判时应重点关注,尽量避免漏评误判;焊瘤、错边、余高等外观检测指标超标,导致环焊缝成形较差,影响裂纹缺陷的检出并加重根焊位置的应力集中。基于上述规律,建议对新建管道需加强针对管道环焊缝外观检测、根焊裂纹检测工艺。而对于在役管道,重点防范弯曲等附加载荷影响,依托环焊缝裂纹失效分析,进一步研究环焊缝裂纹形成的微观机理和控制参数。     

海底管道ECA评估技术应用

对海底管道焊接和ECA评估技术作了简介,对荔湾3-1项目采用GMAW和SAW两种焊接工艺完成的海底管线环焊缝的表面缺陷和内部缺陷的临界尺寸进行了评估。评估结果给出了海底管线对接环焊缝的缺陷接收标准,该标准超出常规标准中的缺陷验收范围,能够降低海管焊接返修率,缩短施工周期,降低成本。     

海底管道EOA评估技术应用

对海底管道焊接和ECA评估技术作了简介,对荔湾3—1项目采用GMAW和SAW两种焊接工艺完成的海底管线环焊缝的表面缺陷和内部缺陷的临界尺寸进行了评估。评估结果给出了海底管线对接环焊缝的缺陷接收标准,该标准超出常规标准中的缺陷验收范围,能够降低海管焊接返修率,缩短施工周期,降低成本。     

长输管道斜对接环焊缝的安全评定

在长输管道运行期间,经内检测发现缺陷后,采用适用性评价方法可在保障管道安全的前提下,避免大量经济损失。采用适用性评价方法对某工程钢管斜对接环焊缝缺陷进行了评价,同时基于有限元模拟,进一步明确了斜对接环焊缝在不同运行工况下的受力情况。计算结果表明,斜对接环焊缝剩余强度满足适用性评价要求,在目前实际运行压力下,环焊缝处应力均在标准规定的允许值范围内,斜接环焊缝可在监控下继续使用。管道安装闭合环境温度和运行压力的变化会直接影响斜接环焊缝处的应力水平,若管道运行压力变化时,斜接环焊缝是否能继续使用需要结合压力和温差等情况,合理确定。     

管线钢焊接接头韧性影响因素及评价方法

长输管道环焊缝的部分失效是由于焊缝韧性不足导致断裂，这对长输管道的韧性提出了更高的要求。首先详细分析了焊条电弧焊、半自动焊和全自动焊在管线钢焊接中的应用情况及其优缺点。其次总结了影响焊接接头韧性的主要因素：管线钢合金成分、微量元素、焊接接头组织、残余应力、晶体学特征及强度匹配。最后介绍焊接接头韧性的主要评价方法：夏比冲击实验、落锤撕裂实验（DWTT）和裂纹尖端张开位移（CTOD）实验。并指出强度匹配的概念有待进一步明确，不同强度匹配接头的韧性断裂机理有待进一步探究。由于坡度的影响，焊缝两侧热影响区不对称，建议在山区条件下焊接工艺评定时热影响区的冲击、落锤撕裂和CTOD实验区分上下坡口。     

基于BP神经网络的油气长输管道失效概率预测

油气长输管道风险评价是保障油气管道安全的重要技术之一,而油气长输管道风险评价的核心内容是定量确定管道的失效概率,因此,油气管道失效概率值的准确性会极大地影响到定量风险评价结果的合理性和适用性。目前,国内外均没有建立管道失效概率计算的数学模型,其预测多是依靠现代数学分析中的预测方法如：层次分析法、故障树分析方法和概率统计方法等。人工神经网络是以大量的具有相同结构的简单单元的连接来模拟人类大脑的结构和思维方式的一种可实现的物理系统或计算机模拟系统。本文将神经网络技术中常用的BP神经网络技术运用到油气长输管道失效概率预测中,依靠其强大的非线性映射关系,在输入、输出关系完全未知的情况下映射出输入、输出的非线性关系,从而建立基于故障树失效因素作为输入而管道失效概率作为输出的预测模型。     

基于周向励磁的管道缺陷漏磁信号仿真分析

油气长输管道是我国重要的能源基础设施,在役管道内外壁缺陷是管道安全运行的严重隐患,需要对其进行定期安全性评估.漏磁检测作为管道无损检测中常见的方法之一,应用非常广泛.基于漏磁检测技术基本原理,采用COMSOL有限元软件,运用周向励磁方法对管道凹坑及类裂纹缺陷的漏磁场分布特征进行了仿真分析.通过改变凹坑和裂纹的几何尺寸和...     

超期服役机组延寿评估后续检测分析研究

某能源公司12台超期服役火电机组经寿命评估认为在现行稳定的运行条件下可继续服役一定期限。结合机组设计制造、安装运行、检修检验、失效故障、技术改造及寿命评估等情况,检查发现随着运行时间的不断延长,超期服役机组部件失效频次更高,性能下降劣化情况更加严重,事故影响程度更大。结果表明：管道集箱管座焊缝开裂、汽包环焊缝大面积裂纹、低温再热蒸汽管道组织异常、导汽管弯管胀粗、汽水联络管母材及弯头多处开裂、汽轮机叶片开裂冲蚀、紧固螺栓断裂是超期服役机组典型且易发的严重缺陷。根据缺陷特征、失效频次、劣化趋势、失效程度、检测特点,提出延寿评估后续检测意见方案,供相关专业人员借鉴参考。     

小口径长输管道防腐补口施工策略

小口径长输管道防腐涂层部分的管道防腐补口位置处于管端连接口环向焊缝处,焊缝高度和表面焊接缺陷直接影响补口施工质量,就此,本文对小口径长输管道防腐补口施工策略进行详细探讨。     

长输管道B型套筒修复关键技术问题探讨

管道建设运行中产生腐蚀、裂纹和机械损伤缺陷，可能导致油气泄漏事故。B型套筒在应用于大面积腐蚀、环焊缝和油气泄漏修复具有优越性。介绍了传统B型套筒技术原理和设计安装要求。为解决应用于高钢级管道的难题，包括尺寸不合理、设计壁厚大、焊接残余应力和角焊缝开裂，介绍了国内外X80钢级管道环焊缝修复B型套筒在尺寸优化设计、焊接工艺条件和无损检测的实践做法。研究成果可指导管道企业科学高效开展管道修复工作。     

低压蒸汽管道开裂失效原因分析

根据宏观检验、金相检验、安全评定等技术检验结果,对低压蒸汽管道开裂失效部位进行研究和分析,结果表明导致该低压蒸汽管道开裂失效是由于开裂部位环焊缝处存在大面积连续未焊透型缺陷,减少了焊缝有效面积,使焊接接头强度下降,引起的应力集中。在蒸汽输送过程中,焊头缺陷部位在过大的外载荷作用下引起的快速脆性断裂。     

长输管道可疑环焊缝的排查方法

近年来,油气长输管道建设发展较快,尤其是大口径高压力管道建设迅猛.但是最近几年,由于"低、老、坏"等原因,发生了多起因焊接质量隐患造成的安全事故.因此,根据相关部门及单位的要求,对在役长输管道的环焊缝进行焊接质量隐患排查,并对选定的可疑环焊缝开挖后进行无损检测复检复评验证.文中从可疑环焊缝的定位、开挖、清理、复检、恢复...     

埋地管道断裂失效分析与剩余寿命预测

某段埋地管道发生断裂泄漏。通过对管道断口宏观和微观观察、材料化学成分分析、显微组织观察、力学性能试验和应力分析,找出了管道断裂失效的原因,并对管道进行修复后剩余寿命预测。分析结果表明:由于管道存在焊接缺陷,导致埋地管道焊缝的有效承载面积降低,当地面沉降或路面载荷高于管道焊缝的承载能力时,管道焊缝处发生脆性断裂。在只考虑管道内压对管道的影响时,管道均匀腐蚀缺陷通过一级评价,在未来5年的使用周期内可以满足工况要求。建议改进管道的焊接工艺,严格控制沉降和外载荷突出部位的管道焊接质量,严格控制未焊透、气孔等焊接缺陷,并加强管道在实际运行中的监测,做好预警措施。     

基于Weibull分布的埋地油气管道疲劳寿命分析与评估

在分析影响埋地油气管道使用寿命因素的基础上,研究国内外油气管线疲劳性破坏寿命分析与失效性评估,建立Weibull分布的评估模型可对管道寿命进行初步评估.为进一步分析,根据影响埋地油气管道断裂缺陷寿命可靠性的因素,利用改进的多参数Weibull分布建立寿命评估模型,并用一个实例的评估结果证明该寿命评估模型的可行性与实效性.研究内容充实了埋地油气管道疲劳断裂失效后的寿命风险评估与管理的内容.     

其它焊接方法

长输油气管道的自保护药芯焊丝半自动焊，冶金高炉炉体横环缝自动化焊接技术及设备的研究与应用，浅谈螺旋埋弧焊钢管的焊缝外观形状控制，包复焊接铜包铝线加工工艺与固相结合机理研究。[编者按]