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。     

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。     

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。     

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。     

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%.     

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。。     

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。     

输气管线多相腐蚀区失效压力的预测

结合有限元方法,多相腐蚀区缺陷的失效分析已经按照管道真实尺寸进行了爆管试验.已腐蚀的输气管线采用含有多种类型的人为机械缺陷的X65钢,这种钢已经多次作为输气管线的爆管试验材料.通过爆管试验,依据设计缺陷的尺寸、长度、宽度、深度和缺陷之间距离的不同,对输气管线上复合腐蚀缺陷的失效压力进行了测量.此外,对试验结果进行了模拟,并且同有限元方法进行了比较.有限元方法(FEM)的模拟结果显示:多相缺陷的失效压力低于单相缺陷的失效压力;将多相缺陷的总体长度看作单个缺陷长度时,如果其值接近缺陷间距时,其失效压力更接近于单相缺陷的失效压力.     

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。     

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。     

基于逆高斯过程的腐蚀油气管道维修策略

对腐蚀油气管道系统的剩余寿命进行预测可以为优化维修决策方案提供依据。考虑到油气管道不同状态下的腐蚀,将逆高斯随机过程理论引入油气管道腐蚀评估领域,提出逆高斯-状态空间油气管道腐蚀退化过程模型和维修决策优化模型。首先根据其腐蚀机理建立逆高斯-状态空间退化过程模型,运用经验最大化算法与粒子滤波算法相结合的参数估计方法对模型中的参数进行求解,得出腐蚀油气管道的剩余寿命分布函数和概率密度函数;进而建立腐蚀油气管道的维修决策优化模型,计算出模型最优的维修更换时间和最小费用,制定出较合理的维修方案;最后用腐蚀油气管道的实验数据对模型进行验证。应用实例表明,优化模型用于油气管道腐蚀评估和维修优化是可行的。     

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。     

Predicting corrosion remaining life of underground pipelines with a mechanically-based probabilistic model

A methodology is presented for predicting corrosion remaining life of underground pipelines with a mechanically-based probabilistic model by taking effect of randomness into account in pipeline corrosion. Monte Carlo simulation technique is employed to calculate the remaining life and its cumulative distribution function (CDF). The sensitivity analysis is performed to identify the most important parameters that affect pipeline failure. The results show that the corrosion defect depth and radial corrosion rate are the key factors influencing pipeline failure probability and remaining life. The pipeline remaining life can be prolonged greatly by reducing mean value of corrosion defect depth and radial corrosion rate. CDF is more appropriate to characterize the pipeline failure probability compared to probability density function (PDF) and reliability index.     

基于完整性技术的海底管道腐蚀失效评价

在总结国内外海底管道安全评估现状的基础上,从工艺分析、腐蚀分析和结构强度分析等3个方面建立基于完整性技术的海底管道腐蚀失效多维度评价体系,并以某腐蚀海底管道为例全面开展腐蚀失效评估工作,判断其能否继续安全运行,以期为今后海底管道腐蚀失效安全评估提供参考。     

输油管道参数的统计分析与安全评定

为了确保管道的结构完整性,对一条含裂纹输油管道的失效概率进行了评定.分析了这条输油管道的主要结构与力学参数,确定了这些参数的概率特征.对管道上的表面半椭圆裂纹,利用失效评定图方法建立了管道断裂失效的极限状态函数,用Monte Carlo模拟方法求解失效概率.通过随机抽样计算,在失效评定图上直观地显示了评定点的随机分布情况,得到了管道母材和焊缝的失效概率,并表明了影响失效概率的敏感性因素.所提出的方法适用于油气管道的安全评定,具有工程实用价值.