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.     

基于失效数据的油气管道定量风险评价方法

油气管道风险评价作为当前的热点问题,逐渐由定性评价向定量评价过渡。为了减少油气管道定量风险评价过程中主观因素的影响,建立了基于管道失效历史数据的油气管道定量风险评价模型,通过分析美国管道与危险品安全管理局(PHMSA)等数据库的管道分类失效数据,确定了油气管道的基本失效概率与修正因子的指标体系,再根据各个指标量化的难易程度将修正因子分为定量、半定量及定性3种类型,其中前两类指标可以量化或量化分级,仅后一类指标依赖于专家的经验判断,大大降低了风险评价的主观依赖性。进一步构建了油气管道风险评价矩阵,用失效概率量化失效可能性,用后果评分量化失效后果的严重程度。最后,将该油气管道定量风险评价方法应用于某输气管线,并绘制"红橙黄蓝"4色管线风险分布图,识别出该管线的高风险管段。结论认为:(1)基于管道失效历史数据的风险评价方法能够客观地量化管道的失效概率,准确进行风险分级,有利于实施风险分级管控策略;(2)建议建立全行业或全国范围的管道失效数据库,以期为基于历史数据的定量风险评价乃至制订风险管控措施提供依据。     

天然气长输管道地区等级升级管理与风险评价

为了有效管理和控制地区等级升级后所引起的输气管道风险变化,有必要依据管道完整性管理的基本原则,结合输气管道地区等级变化条件,制订相应的管理流程,建立风险评价模型,并提出风险管控原则。为此,首先结合地区等级划分标准识别高后果区,分类管理地区等级升级后的管段。然后,评价地区等级升级后管段的风险水平:①引入模糊语言与其量化值修正EGIG统计的失效概率,得到适用于特定管段的总失效概率;②按最严重事故后果选取蒸气云爆炸模型进行计算,依据泄漏50%致死率估算出死亡人数作为后果等级评价标准;③依据失效概率与失效后果,利用风险矩阵评定风险等级。最后引入风险可接受准则,分析管道泄漏的个人风险与社会风险,判定管道地区等级升级后的风险可接受性。案例分析结果表明:①地区等级升级后天然气长输管道风险也随之增大;②对于升级后风险增大的管段,需根据风险管控原则决定是否采取安全措施。     

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。     

腐蚀条件下管段关联性对管线失效评估的影响

为了对管道进行完整性管理,需要对管道在腐蚀情况下的失效压力进行计算或预测,而影响失效压力的诸多因素中就包括管段的空间关联性.提出了计算关联系数的方法,同时分析了管段关联系数对管道的整体失效可能性评估的影响.结合实例,利用蒙特卡罗模拟法,用所提出的方法在某管线进行了具体应用,并对结果进行了分析和讨论.结果表明:与那些没有考虑到腐蚀管线的管段关联性的评估结果相比,结合管段关联性的方法在对管线失效可能性评估的准确度上可以提高近30%.     

RBI技术在长输管道压气站风险评价中的应用

以长输管道压气站内承压设备和压力管道为例,说明基于风险的检验(RBI)技术用于压气站风险评估的应用要点。以腐蚀减薄失效模式为例,介绍了均值一次二阶矩法计算失效概率的方法,并将修正后的失效概率与失效后果的计算相结合,对典型压气站场的分离器和压力管道潜在失效机理和失效风险的大小进行了评估。     

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。     

基于模糊Bow-tie模型的城镇燃气管道泄漏定量风险评价

燃气管道事故一旦发生后果大多比较严重。为全面分析燃气管道风险的前因后果,确定重点维护和监控的管段区域,引入了Bow tie模型,将管道泄漏的故障树与事件树统一到一起对燃气管道进行定量风险评价。采用模糊集相关理论与专家评价相结合的方法得出管道泄漏的模糊可能值;然后基于模糊层次分析法确定管道泄漏后果因素的权重系数;再通过矩阵乘法求得泄漏后果值。以某段燃气管线为案例,全面识别出各风险因素,量化得到管道各泄漏后果事件的风险值。实际应用结果表明：①该方法可快速合理地评判出管道系统的相对风险大小;②三角模糊数与层次分析法的应用减少了传统评价中主观及模糊因素产生的评价偏差,使得评价结果更接近客观实际;③依据评价结果制订有针对性的预防维护措施,能够实现有限维护资源的合理配置,保障燃气管道的安全可靠运行。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。。     

输油管线腐蚀泄漏在线监测系统研发及应用

针对长庆油田输油管线翻越多、落差大,因管龄时间长而发生管道腐蚀穿孔造成的泄漏事故、环境污染等问题,研发了输油管线腐蚀泄漏在线监测系统。在管道两端安装音波传感器,实时接收并监测管线内产生的次声波信号,确定是否发生泄漏并根据次声波信号到达管线两端的时间差,计算出发生泄漏的位置,并将输油管线的压力和流量作为泄漏监测的辅助评估参数。通过输油管线上的应用表明:该系统降低了输油管线的运行风险,为输油管线的安全生产提供了便利,具有较高的经济效益和社会效益。     

储气库井环空带压相对风险评估

结合某储气库现场实际,基于一定失效可能性和失效后果,选取腐蚀度、A环空压力、无阻流量和到设施的距离四个注采井失效的关键影响因素,建立储气库注采井相对风险评估模型。利用该模型,对76口注采井选取相同的时间节点,计算各井的相对风险值并进行风险排序,选取合适的风险概率值,优选出急需管理和维护的高风险注采井。研究表明：注采过程中,采气初期的相对风险值明显高于其它三个阶段,且注气中期＞注气初期＞采气末期;选取95%的风险概率值,有4口注采井处于高风险状态;改变风险概率取值,可以得到需要进行重点维护和管理的注采井。     

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。     

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。     

渤西南长输海底管道某管段内腐蚀直接评价研究

介绍了美国腐蚀工程师协会认证的内腐蚀直接评价法的主要步骤、关键流程、管段倾角和临界倾角的计算方法。应用内腐蚀直接评价法对渤西南长输海底管道某不具备开展智能内检测的管段进行内腐蚀研究,获得了以月为评估时间单元,以里程表征液体积聚位置的管段内腐蚀动态变化图,确定了116个易积液腐蚀风险点,对确定出的腐蚀风险点进行了等级划分。利用Predict和Norsok M506两种软件预测了受评海底管段一、二级腐蚀风险点的腐蚀速率,依据API 579-1/ASME FFS-1准则计算了受评管段的剩余寿命,为此类管道的内腐蚀评价提供一定的参考。     

湿气内腐蚀直接评价方法的现场应用

以延长气田延气2井区BZ1-BZ4集气管线为例,采用多相流工艺计算标准化软件OLGA提供的腐蚀模块,重点分析BZ1-BZ4集气管线当前输送条件、气质、水质条件下,集气管线高腐蚀风险值的大小、出现的位置以及形成原因,并对不同腐蚀位置的风险值,依大小进行了排序,评价湿气管线运行的完整性。BZ1-BZ4集气管线高腐蚀风险点大多出现在起伏管线的上坡段,且在上坡段中部较长时间维持高风险值;集气管线高腐蚀风险点出现的位置均与高持液率、段塞流动状态、高壁面剪切力等气液两相流动参数出现的频率和位置相吻合,即在管线操作参数确定的条件下,管内气液流动状态严重影响管线高腐蚀风险点的位置和风险大小;μ-map超声波扫描检测结果与内腐蚀直接评价方法的预测结果吻合得较好。湿气内腐蚀直接评价方法可以实现延气2井区管线内腐蚀直接检测,进而替代湿气管道智能清管内检测技术。     

管线内腐蚀直接评价方法的现场应用

以延长气田延气2井区BZ 1-BZ 4集气管线为例,采用多相流工艺计算标准化软件OLGA提供的腐蚀模块,重点分析BZ 1-BZ 4集气管线当前输送条件、气质、水质条件下,集气管线高腐蚀风险值的大小、出现的位置以及形成原因,并对不同腐蚀位置的风险值,依大小进行排序,评价湿气管线运行的完整性。BZ 1-BZ 4集气管线高腐蚀风险点大多出现在起伏管线的上坡段,且在上坡段中部较长时间维持高风险值;BZ 1-BZ 4集气管线高腐蚀风险点出现的位置均与高持液率、段塞流动状态、高壁面剪切力等气液两相流动参数出现的频率、位置相吻合,即在管线操作参数确定的条件下,管内气液流动状态严重影响管线高腐蚀风险点位置和风险大小。管线内腐蚀直接评价方法可以实现延气2井区管线内腐蚀直接检测,进而替代湿气管道智能清管内检测技术。