腐蚀海底管道剩余强度的可靠性模型及评估研究

为了制订行之有效的海底管道检修方案,有效地保障海底管道的安全运营,极有必要对腐蚀海底管道的剩余强度进行可靠性评估。本文首先阐述了海洋环境对海底管道腐蚀的影响因素,其次建立了腐蚀海底管道可靠性模型;同时还以某腐蚀海底管道为例,进行了可靠性评估,为海底管道的维护管理提供了科学的依据。     

含腐蚀海底悬空管道的安全研究

海底管道悬空在滩浅海海域是常见的现象,为确定当悬空管道存在腐蚀的情况下,对海底管道的安全评估所产生的的影响,通过有限元分析的方法,研究了腐蚀在海底悬空管道不同轴向位置上,对海底管道的受力影响。     

腐蚀条件下悬空海底管道的受力分析

腐蚀失效是海底管道面临的的主要风险之一。为研究不同腐蚀条件对海底管道强度的影响,通过考虑腐蚀的腐蚀深度、环向角度、轴向长度等各个不同的参数对悬空管道的强度影响,开展了不同腐蚀条件下悬空海底管道的强度评估研究。结果表明:管道的最大等效应力随着腐蚀深度基本成线性变化;悬空管道腐蚀区域上的最大等效应力是随着腐蚀环向角度的增大而减小,在环向角度较小时,最大等效应力随着环向角度的增加减小得较快;在腐蚀长度较小时悬空管道腐蚀区最大的等效应力也较小,但在腐蚀长度到一定的大小之后,腐蚀区的应力大小有一定的起伏,但总体上腐蚀长度对于悬空管道腐蚀区的最大等效应力的影响不大。     

复杂载荷作用下受损管道剩余强度分析方法研究

海底管道上产生腐蚀缺陷后,会使管道的承载能力下降,从而影响管道的安全运行。针对海底的复杂环境,研究了受损管道在内压、弯矩等多种载荷的联合作用下的剩余强度,并得出了解析表达式。为了验证该方法的可靠性,开展了相关实验研究;结果表明,相比于现有方法,所述方法能够获得更加可靠的分析结果,具有广泛的应用价值。     

水下金刚石绳锯机技术方案分析与设计

介绍了金刚石绳锯机的基本组成和工作原理,通过对国外海洋工程施工中金刚石绳锯机作业技术方案的分析,设计了适于海底油气管道切割的水下金刚石绳锯机。针对丝杠在水下易腐蚀的缺点,提出了利用连通器原理对丝杠进行密封的方法。这种类型的水下金刚石绳锯机将在海底油气管道维修工程中发挥更有效的作用。     

基于双环电阻传感器的管道内壁腐蚀监测技术研究

为实现管道内壁腐蚀的全周向在线监测并提高测量精度,在传统电阻法的基础上提出一种基于双环电阻探针的腐蚀监测方法。双环电阻探针解决了由于几何限制和管道内外壁温差所带来的测量误差。通过对双环探针进行多象限分区,求解各分区的电阻比值,实现了管道全方位的在线腐蚀监测。通过双环探针可以同时实现对管道内外壁的温差计算与实时监测,为湿蒸汽管道冷凝液膜的形成起到预报作用。基于以上研究基础,在实验室X65模拟管路中,分别布置四象限分区双环电阻传感器、传统丝状电阻传感器和高精度热电偶对管道的腐蚀和内外壁温差进行实时监测。试验结果表明：基于新型双环探针的管道内壁腐蚀监测方法,可以完成管道内外壁温差和局部分区腐蚀状态的在线监测,并在腐蚀深度和腐蚀速率的测量上比传统丝状电阻探针具有更高的监测精度。     

海底管线缺陷内检测技术现状与发展趋势研究

简述了海底管线缺陷内检测技术的背景知识、基础理论及国内外的研究现状,重点介绍了磁检测技术和超声检测技术装备在国内外的研究进展情况,总结了发展趋势以及我国海底管线缺陷内检测技术存在的主要技术问题,分析了研发系列化海底管道内缺陷检测装备的必要性和应用前景。     

海底管道球阀的选型设计及应用

介绍了海底管道阀门采用的主要标准和操作方式,论述了海底管道球阀选型设计中的主要技术指标、端面连接形式、密封形式和袖管的处理方法,给出了海底管道球阀陆地功能测试的方法及其海底的操作方式。     

腐蚀管道的剩余强度评定及ANSYS二次开发

针对腐蚀管道对工作承压能力的影响,利用ANSYS软件建模仿真,通过与真实材料拉伸试验的数据对比,验证了有限元方法有较高的可靠性。进一步研究了内腐蚀缺陷尺寸对管道剩余强度的影响,并重点研究了相邻腐蚀缺陷相互作用和群腐蚀管道的评价方法。研究结果表明,管道的剩余强度会随着缺陷尺寸的增大而减小,相邻腐蚀缺陷在轴向和环向距离一定范围内会随着间距增大而相互影响减小。利用相邻腐蚀缺陷相互作用准则建立了等效简化群腐蚀的方法。为了解决ANSYS评定管道剩余强度操作的复杂性,开发了针对单个腐蚀和复杂腐蚀的评估软件。     

机械完整性技术在海底管道事故分析中的应用研究

相对陆地管道,海底管道运行的内外部环境不易勘察与取证,给事故定性带来很大难度,且由于难于识别致因要素,维抢修后隐患难以根治.文中总结了海底管道特点,结合管道完整性管理要求,建立了海底管道完整性管理分析模型,并对一起实际发生的海管泄漏事故进行了分析,取得了满意的结果.对完整性技术在海底管道事故调查中应用进行了总结和展望.     

面向超声导波检测的管道腐蚀建模及仿真实现

超声导波技术被大量应用于管道腐蚀的检测与评估。腐蚀是实际管道中的主要缺陷形式,管道腐蚀缺陷形貌多样且复杂,针对管道腐蚀导波检测的很多研究是通过仿真手段开展的。常用的缺陷简化模型不能充分反映实际腐蚀缺陷的复杂程度,有可能造成分析结果的偏差。本文在分析腐蚀特点基础上提出了基于W-M分形函数的腐蚀仿真模型,研究了管道腐蚀缺陷的有限元自动建模仿真方法,并通过分析讨论超声导波检测不同腐蚀缺陷的仿真结果对模型的有效性进行了验证,结果证明基于本文提出的腐蚀模型所得缺陷回波可提供更丰富的缺陷信息,有利于揭示管道腐蚀特征与导波信号之间的量化关系。本文的研究成果可为进一步分析管道腐蚀缺陷的检测评估建立理论基础。     

基于概率统计埋地钢质管道剩余寿命的评估研究

对埋地管道压力管道进行了腐蚀剩余寿命的评估。通过随机检测管道表面的腐蚀凹坑深度,并采用概率统计的方法得到了管道最大腐蚀深度,然后参照ASME标准进行了管道的腐蚀剩余寿命评估,并得出结论。     

Feasibility of Diagnosing Corrosion Cracking in Main Pipelines

With a view to assessing various diagnostic techniques for corrosion and stress-corrosion aws, results of an in-pipe inspection of a pipeline section have been analyzed. The statistical data are presented in the form of plots of aw dimensions versus their positions over the length of the inspected part of the pipeline and also over the pipe cross section. In order to identify common characteristics of corrosion and stress-corrosion aws, results of the in-pipe inspection of the pipeline were analyzed, and it turned out that there are essential differences in most parameters of the corrosion and stress-corrosion aws. The analysis took into account geographical features of the pipeline and protecting potentials in the inspected parts of the pipeline. The most essential differences between the corrosion and stress-corrosion cracking are in the distributions of the aws over the inspected pipeline division. The pipeline sections with higher densities of stress-corrosion aws contained smaller numbers of corrosion aws, and vice versa. The ultimate aim of the reported research was to compare the opportunities offered by direct and indirect diagnostic techniques designed to detect corrosion cracking in main pipelines.     

凝析气田集输管道的失效分析

某凝析气田集输管道弯头部分发生严重腐蚀.采用化学成分和宏、微观形貌检测分析等方法对失效原因进行了分析.结果表明,弯头管内因有凝析水吸附二氧化碳产生碳酸型液体,引起了管材的腐蚀,管内流体的冲刷作用加大了管道的腐蚀.     

20G钢输气管线腐蚀失效研究

针对某20G钢输气管线腐蚀穿孔失效,对管线失效特征和腐蚀环境特征进行了分析,试验研究了20G钢的组织结构、腐蚀速率及腐蚀产物,探讨了20G钢与环境介质的相互作用.结果表明:腐蚀失效发生在沟壑积液处;20G钢是铁素体和渗碳体的复相组织,晶粒粗大,在液相中具有较高的腐蚀破坏风险,CO2和Cl-是影响腐蚀的主要因素,腐蚀速率...     

低碳钢输油管穿孔原因分析

外涂沥青的埋地低碳钢汽油输油管使用8 a之后出现了穿孔,造成了较大的经济损失.通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪等手段对其进行了分析.结果表明:孔边沿的显微组织中未发现变形层,孔口处的残留产物主要为铁磁性氧化物,未发现FeO等高温氧化产物,排除了人为破坏穿孔的可能;认为油管穿孔是一种典型的局部腐蚀,闭孔形式的小孔腐蚀是这种局部腐蚀的主要腐蚀机理;大阴极和小阳极进一步加速了这种腐蚀过程.     

基矛COMSOLMultiphysics的杂散电流腐蚀仿真分析

对于埋在地下的钢制输气管道,若不采取适当的防腐措施,或者防腐涂层出现破损,在运行一段时间后,短则几个月,长则几年,都会因为腐蚀穿孔而泄漏。天然气管道泄漏所带来的后果是无可估量的。散流于大地中的电流对管道所产生的腐蚀（称杂散电流腐蚀）是一种由外界因素引起的强度较高的电化学腐蚀,杂散电流时可导致地下金属设施严重腐蚀破坏,其所引起的腐蚀比一般的电化学腐蚀要强烈得多。本文通过COMSOLMultiphysics仿真软件,实现对油气管道杂散电流腐蚀动态的仿真,分析计算出杂散电流在埋地钢制管道防腐涂层破损处的分布规律和强度变化,为检测和防范杂散电流提供理论支撑。     

Failure probability of corrosion pipeline with varying boundary condition

This paper presents the effect of external corrosion, material properties, operation condition and design thickness in pipeline on failure prediction using a failure probability model. The predicted failure assessment for the simulated corrosion defects discovered in corroded pipeline is compared with that determined by ANSI/ASME B31G code and a modified B31G method. The effects of environmental, operational, and random design variables such as defect depth, pipe diameter, defect length, fluid pressure, corrosion rate, material yield stress and pipe thickness on the failure probability are systematically studied using a failure probability model for the corrosion pipeline.     

基于最大Lyapunov指数对腐蚀深度的预测

油气管道随着服役时间的增加,因腐蚀引起的管道穿孔和断裂等事故隐患随之加大,对腐蚀管道进行可靠性预测具有重要作用.鉴于此,介绍基于最大Lyapunov指数对腐蚀深度预测及其评估方法,并利用茂名石化减压塔泵-28入口阀后的6号电阻探针测试的腐蚀深度数据,对腐蚀状况作了进一步预测.预测与评估结果显示:腐蚀深度误差均小于6%,平均误差为3.58%,预测精度较高,表明所提出的基于混沌理论的预测方法具有一定的合理性,能够为管道的维修和安全管理提供参考依据.     

高温高压大尺寸管道多相流腐蚀试验装置的研发

石油石化行业的输送管道中往往存在着单相流或多相流腐蚀。本研究针对这种情况,设计研发了符合实际工况的高温高压大尺寸管道多相流腐蚀试验装置。本装置可模拟的试验温度最高为140℃,最高压力为10 MPa,并具备单相流及多相流的试验能力,拥有完整的对管道内腐蚀参数的监测能力及流场的观测计算能力,装置的能耗水平较低。