油气管道腐蚀失效概率统计及预测模型

管道腐蚀失效是一个随机量,如何判定管道腐蚀失效以及研究其发生、发展的规律,进而预测失效产生的潜在可能性,对油气管道的安全评估具有重要意义。对油田中、小口径油气管道来说,由于数量大、管网分布复杂、建设年限长,腐蚀及其他破坏形式的调查和分析有较大难度,采用概率统计的方法研究管道腐蚀失效是一种非常有效的方法。1.概率统计方法通过统计管道腐蚀缺陷特征,建立缺陷分布概率模型,是分析管道腐蚀失效的重要途径。在建立分布模型时,通常采用威布分布,其概率密度分布函数为     

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。     

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。     

考虑相关性的石化装置系统失效概率计算方法

探讨了两种相关失效的原因和机理,其一是某个起支配作用的失效模式引起2个或2个以上零部件同时失效,称之为共因失效,其根本原因可解释为环境载荷的随机性;其二是系统的多种失效模式之间存在相关性,称之为多模失效,其根本原因可解释为失效模式之间的相互作用。提出了一种全面考虑不同相关性的系统失效概率计算方法,既考虑了零部件之间的相关性,又考虑了失效模式之间的相关性,此方法具有更高的求解精度。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

腐蚀管道剩余强度评价方法及其应用

分析了管道腐蚀缺陷各种评价方法的理论基础,导出了相应的评价方法的评价公式。将现有的标准归纳为3种基本的准则,即B31G准则、API579准则和DNV RP-F101准则。理论和数值分析表明:B31G准则评价的保守性低于API579准则。在单一荷载下,3种准则的保守性从高到低依次为API579准则、B31G准则、DNV RP-F101准则,评价复杂程度从高到低依次为API579准则、DNV RP-F101准则和B31G准则。鉴于大多数管段主要在单一内压载荷下运行,为了降低评价的保守性,简化评价过程,对于单一荷载和简单缺陷,腐蚀管道的剩余强度仍按B31G准则或DNV RP-F101准则进行评价。     

用概率统计分析压力管道最大腐蚀坑深研究

管道缺陷检测常用的局部挖坑抽查检测方法仅仅是针对局部管道进行 ,该方法直接用局部检测数据得出整条管线的评价结论 ,其说服力不强 ,不能明确回答管道公司所需要掌握的管道最大腐蚀深度以及管道的剩余强度。为此 ,采用了概率统计方法 ,在抽查检测基础上 ,分析检测数据 ,计算出管道表面有可能存在的最大蚀坑深度。实践表明 ,这种实测与统计相结合的方法具有较高的科学性 ,能对现场检测数据进一步解释和分析 ,满足现场生产实际的需要 ,并为进一步的管道安全评价提供了较为可靠的依据。     

四川输气干线失效分析

四川气田输气干线频繁的破裂事故，虽然与管输天然气中含强腐蚀性的Ｈ２Ｓ，施工质量、运行操作管理有关，但是关键的因素还是管材质量。反映出我国目前生产的大口径管材，不论从规格和质量上都不能满足天然气工业发展和安全输气的需要。