考虑多腐蚀缺陷作用效应的海底管道失效压力分析

目的研究多种腐蚀缺陷及多腐蚀缺陷间相互作用对管道失效的影响,提出考虑多腐蚀缺陷作用效应的管道失效压力计算方法。方法基于腐蚀缺陷压力管道全尺寸压力爆破试验数据,采用有限元方法分析含不同尺寸多腐蚀缺陷的管道失效压力,提出重叠腐蚀缺陷相互作用系数概念,并将其应用到重叠腐蚀缺陷管道失效压力的计算中。结果腐蚀缺陷间不同的轴向间距及环向间距均对多腐蚀缺陷相互作用有显著影响,从而影响管道失效压力。多腐蚀缺陷间相互作用存在临界范围,且不同腐蚀缺陷尺寸对其相互作用临界值影响不同。当管道存在"十"字形重叠腐蚀缺陷时,失效压力明显降低。重叠腐蚀缺陷顶层缺陷的几何尺寸是决定失效压力变化趋势的主要原因,即随着顶层腐蚀缺陷轴向长度及深度的增加,失效压力出现大幅降低;而随着顶层缺陷宽度的增加,失效压力下降趋势缓慢。结论腐蚀缺陷几何尺寸是影响管道失效压力及腐蚀缺陷间相互作用的重要因素,结合腐蚀缺陷间相互作用系数能够有效进行多腐蚀缺陷管道的失效压力分析计算。     

双腐蚀缺陷管道剩余强度计算方法

目的建立低保守性双腐蚀缺陷管道剩余强度的计算方法。方法利用非线性有限元分析的数值仿真方法,对含有双腐蚀缺陷管道剩余强度进行分析,并验证了分析方法的可靠性。计算了轴向间距对带有相同腐蚀缺陷深度、长度,不同腐蚀缺陷深度、长度,以及具有不同环向间距或不同轴向间距的交叉位置双腐蚀缺陷管道失效压力的影响,首次提出了双腐蚀缺陷相互作用系数的概念,并将其应用到双腐蚀缺陷管道失效压力的计算中。结果当轴向间距超过一定数值时,双腐蚀缺陷因相互作用而消失,只有在轴向间距非常小或两轴向腐蚀接触时,双腐蚀缺陷才有可能达到或接近完全相互作用。在相互作用范围内,双腐蚀缺陷的相互作用随轴向间距呈对数关系变化。当双腐蚀轴向投影完全重合时,腐蚀环向间距对双腐蚀缺陷相互作用的影响不大;当双腐蚀轴向投影未完全重合时,环向间距对双腐蚀缺陷相互作用的影响不可忽略。当双腐蚀缺陷之间存在一定环向间距时,双腐蚀缺陷的相互作用随轴向间距先增大后减小。结论提出的相互作用系数概念能够解决交互影响双腐蚀缺陷管道失效压力的计算问题。     

含腐蚀缺陷管道的风险分析

腐蚀是管道失效的主要原因,所以进行腐蚀缺陷管道的风险分析是极为重要的。通过有限元法分析腐蚀管道的风险因素,采用ANSYS软件建模对腐蚀缺陷管道在不同缺陷尺寸和位置下的最大等效应力和失效压力进行了计算和分析,得出内压、缺陷尺寸与最大等效应力的关系,同时得出了采用X60以上中高强度管材的优势,完成了腐蚀缺陷管道初步的风险评估。     

基于BP神经网络预测含腐蚀缺陷管道的极限压力

基于非线性有限元法,建立了含腐蚀缺陷管道极限压力计算的数值模型,并使用现有试验数据验证模型的准确性。根据正交试验组合,综合考虑管径,壁厚,腐蚀缺陷深度、长度、宽度对管道极限压力的影响,并在此基础上给出了基于BP神经网络预测含腐蚀缺陷管道极限压力的方法。最终通过与实际工况参数结果对比表明,该方法的预测结果具有较高的准确性。     

双点蚀缺陷管道剩余强度计算方法

现有的双腐蚀缺陷管道剩余强度评价规范大多以轴向均匀腐蚀为研究对象,评价双点蚀缺陷管道时结果偏保守,导致管材浪费严重。利用非线性有限元分析方法,对含有交互影响双点蚀缺陷管道的剩余强度进行分析,验证了分析方法的可靠性。在此基础上,研究了轴向间距对带有相同尺寸和不同尺寸双点蚀缺陷管道失效压力的影响,并建立了双点蚀缺陷管道失效压力计算方法。结果表明,双点蚀缺陷相互作用随轴向间距呈对数关系变化,但相同尺寸双点蚀缺陷相互作用随点蚀直径或点蚀深度的变化极小,可以忽略,而不同尺寸双点蚀缺陷相互作用区间随双点蚀直径或深度差距的增加而减小;拟合得到的双点蚀缺陷相互作用系数能够合理预测双点蚀缺陷的相互作用,并解决交互影响双点蚀缺陷管道失效压力的计算。     

改进BP算法的腐蚀管道剩余强度预测

利用人工神经网络所具有的高度非线性映射功能,对现役长输油气腐蚀管道失效压力进行预测,并综合分析了管径、壁厚、屈服强度、环向腐蚀速率、径向腐蚀速率、缺陷长度及蚀坑深度对腐蚀管道失效压力的影响。为了验证人工神经网络具有很好的通用性,通过选择6种不同管径的腐蚀管道样本训练集交叉对网络进行训练,并利用训练好的网络进行预测。结果表明,人工神经网络在满足工程需要的前提下,是一个比较准确、疗便的数学模型。     

基于API579准则的含点腐蚀管道剩余强度分析

为了更加比较准确地评价含点腐蚀管道的剩余强度,从而科学合理地维护管道并提高管道的利用率,比较了几种评价点腐蚀管道的剩余强度的方法,得出API579的评价方法更适合用于点腐蚀缺陷管道评价的结论。以API准则为理论依据,对含有点腐蚀缺陷管道的剩余强度进行了3个等级的评价,并且通过计算得到了在给定的点腐蚀缺陷下管道最大安全运行压力值,该压力值反映了含点腐蚀缺陷管道的承压能力,证明了API579标准评价含点腐蚀缺陷管道的剩余强度的合理性。     

含体积型缺陷油气输送管道剩余强度评价软件开发及应用

介绍一种依据SY/T 6477—2014标准开发的含体积型缺陷油气输送管道剩余强度评价软件,并以某均匀腐蚀管线钢管为例,运用该软件对其含缺陷剩余强度进行评价。该软件的核心计算模块由均匀腐蚀缺陷评价模块和局部腐蚀缺陷评价模块组成;可逻辑判断缺陷类型及量化方法,计算均厚长度、管道最大允许工作压力、许用剩余强度因子以及管道降压后最大允许工作压力。该软件具有计算结果准确、易操作、响应速度快的优点。     

复杂腐蚀缺陷对管道损伤失效的特性研究

腐蚀是危害管道性能和影响运输安全的重要因素。采用有限元软件建立复杂矩形和圆形两类腐蚀缺陷管道模型,通过全尺寸爆破试验数据对模型进行验证。分析复杂矩形腐蚀缺陷的长度比、宽度比、深度比和复杂圆形腐蚀缺陷的半径、深度对管道失效行为的影响,基于数值分析结果对管道完整性进行综合评价。结果表明：模型误差为4.2%~4.6%,低于试验误差;两类复杂腐蚀缺陷区域应力均呈对称分布,环向应力均大于轴向应力;复杂矩形腐蚀缺陷的深度比对失效压力影响最大,宽度比最小;当长度比达到0.5后,管道失效压力稳定在9.5 MPa;复杂圆形腐蚀缺陷的浅腐蚀深度对管道性能影响更为明显;轴向力对管道失效压力影响较小。     

腐蚀管道的剩余强度评价

对管道内检测检出的腐蚀缺陷,采用RSTRENG有效面积方法、ASME B31G标准的方法、以及RSTRENG0.85dL方法对腐蚀缺陷进行了剩余强度计算,并对结果进行分析比较和评价,计算出了最大安全压力、安全系数以及爆管失效压力。     

基于维纳退化过程的海底腐蚀管道可靠性分析

目的研究海底腐蚀管道的寿命可靠性,提出基于维纳过程(Wiener Process)和贝叶斯方法估参的可靠性分析模型。方法首先以管道内壁腐蚀退化数据和维纳过程为基础,建立针对海底管道的腐蚀退化模型,并针对不同时段的腐蚀退化数据,以正态-逆伽马分布作为模型未知参数的先验分布。然后采用一种优化的贝叶斯方法递推计算,得到未知参数值,最终实现腐蚀管道的可靠性分析,并以某海底腐蚀管道为例进行验证。结果可靠性分析得到腐蚀管道在运营前期的12年几乎完全可靠,可靠性达99.22%;13年之后,腐蚀进程开始加快,当可靠度为90%时,该段管道的可运营时间为13.6年;运行15年时,可靠度为68.97%;运行20年时,可靠度为2.4%;而到设计寿命25年时,管道可靠度几乎为0,求得管道的平均剩余寿命为15.99年。结论以海底管道的腐蚀退化数据为切入点,为长寿命、小子样的海底管道可靠性提供了一种较直观的分析方法。分析模型可以处理不同时间段测量的管道腐蚀数据,并且随着管道运营时间的增加,能够不断更新可靠性分析结果,而不需要反复处理历史数据,进而可以用于海底腐蚀管道的实时可靠性分析。     

管道缺陷漏磁场和缺陷尺寸关系的研究

针对油气管道腐蚀缺陷定量分析精度很难提高的现状，根据腐蚀缺陷评价标准，定义缺陷外形尺寸，设计现场检测试验，并制作大量不同类别的样本缺陷用于实际检测试验。分析了大量缺陷漏磁场数据，选取了量化缺陷外形的漏磁场特征，给出了缺陷外形和漏磁场特征的关系曲线。试验得出这些特征可有效量化缺陷外形尺寸。     

含腐蚀缺陷油气管道评价技术研究进展

由于外部环境及输送介质的影响,油气管道在运行过程中不可避免地会出现腐蚀缺陷,腐蚀处会产生应力集中的现象,从而削弱管道的承压能力。因此,必须对含腐蚀缺陷的管道进行剩余强度及剩余寿命评价,评价结果可以为缺陷管线的维修计划提供重要依据。综述了国内外主要的腐蚀缺陷管道评价规范,分析了不同规范的适用范围。从单个腐蚀和群腐蚀两个方面展开论述,归纳了含腐蚀缺陷管道评价技术的最新研究进展,并介绍了目前的研究热点——群腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法以及腐蚀缺陷间相互影响准则(interaction rule)。另外,论述了目前腐蚀管道剩余寿命预测的常用方法,包括灰色预测法以及可靠度函数分析法。最后,总结了腐蚀缺陷管道评价技术研究进展,并对未来的研究工作提出了展望。     

大口径管道远场涡流缺陷检测仿真建模

利用有限元分析软件ANSYS对大口径油气管道的远场涡流检测进行了仿真研究。根据远场涡流的特点,采取局部法进行三维仿真,即先对无缺陷的二维轴对称远场涡流模型做仿真,得到缺陷外围区域的磁场分布,再以此为边界条件对缺陷区域做三维仿真。该方案显著降低了模型的规模,提高了远场涡流缺陷检测仿真的效率和准确性,使得对大口径油气管道的远场涡流仿真得以在PC机上完成。     

轴向应变作用下含腐蚀缺陷X80管道氢渗透的有限元分析

目的 研究在役天然气管道掺氢输送条件下氢原子在管道腐蚀缺陷处的扩散和分布情况及应变对腐蚀缺陷处氢扩散行为的影响。方法 利用COMSOL软件,将固体力学模型和扩散模型相结合,建立了基于有限元的氢原子扩散渗透模型,研究了在纵向拉伸应变作用下X80钢制管道不同尺寸腐蚀缺陷处氢原子的分布情况。结果 在没有拉伸应变的情况下,氢原子一旦进入管道内,在浓度梯度的驱动下,沿径向梯度扩散到管道内。当在管道上施加应变时,氢原子的扩散受到静水应力的驱动。氢原子在腐蚀缺陷处的最大浓度超过了进入管道的氢原子初始浓度。结论 氢原子在腐蚀缺陷处聚集。此外,施加的拉伸应变也影响氢原子聚集的位置,随着缺陷长度的减小和深度的增大,在内壁腐蚀缺陷处,更多的氢原子会集中在缺陷中心和尖端。     

基于支持向量机和磁记忆技术的管道缺陷深度的定量化反演研究

金属管道表面往往存在不同深度的腐蚀缺陷。金属磁记忆检测技术是目前唯一能对铁磁性构件的早期损伤进行诊断的无损检测技术,然而磁记忆原始信号本身并不能直接实现对管道腐蚀缺陷深度特征的定量化识别,进而无法实现对管道腐蚀程度的预警。针对该问题,采用支持向量机方法建立了管道缺陷深度的定量化反演模型,利用该模型对管道上深度为1~15mm的腐蚀缺陷进行了多次反演,反演结果的平均误差为2.398mm,平均均方根误差为3.205mm,结果表明,模型对管道腐蚀缺陷深度的定量化反演是可行的。研究结果可为该领域的研究提供一定的参考,且具有较高的实际应用价值。     

管道漏磁检测缺陷信号的仿真分析与量化模型

为实现漏磁检测缺陷几何尺寸的量化,运用有限元Ansys软件仿真了管道缺陷的二维缺陷漏磁场,给出了漏磁场缺陷信号的基本特征,并对图形做出对应的解释;其次对内外缺陷漏磁场信号进行了对比,提出了合适的两个特征值;最后根据漏磁场不同特征值与缺陷长度的变化规律对缺陷长度进行了量化,通过对比不同量化模型,给出缺陷信号特征值与缺陷长度的一般关系模型,为管道强度以及剩余寿命评价等提供相关的参数,从而对管道进行维护。     

管道缺陷漏磁场和缺陷尺寸的关系

针对油气管道腐蚀缺陷定量计算精度难以提高的现状，依据腐蚀缺陷评价标准，定义缺陷外形尺寸，设计现场检测实验，并制作大量不同类别的样本缺陷用于实际实验检测，分析大量缺陷漏磁场数据，选取了量化缺陷外形的漏磁场特征，给出了缺陷外形和漏磁场特征的关系曲线，实验得出这些特征可有效量化缺陷外形尺寸。