含缺陷结构常规安全评定中分安全系数的研究

为了完善含缺陷结构的评定规范,介绍了BS7910和API579使用的分安全系数及其由来,并通过构造极限状态方程,利用一次二阶矩法模拟了求解目标可靠度水平下分安全系数的过程,并以实例说明采用该方法求出的分安全系数是合理的。通过对比API579、BS7910中推荐的分安全系数和应用一次二阶矩法计算实例中的分安全系数,找出三者之间的保守度关系,再次证明利用一次二阶矩法求解常规含缺陷结构安全评定中分安全系数的方法是切实可行的。     

腐蚀管道剩余强度可靠性评估

应用结构可靠性分析的基本原理 ,分析了油气腐蚀管道应力和强度的随机性 ,重点介绍了腐蚀管道剩余强度可靠性评估模型和可靠度的计算方法 ,并利用某管线的检测数据给出了计算实例。指出我国管道工业也应该采用这种方法 ,降低管道工程造价并确保其可靠性。     

腐蚀管道剩余强度可靠性评估

应用结构可靠性分析的基本原理，分析了油气腐蚀管道应力和强度的随机性，重点介绍了腐蚀管道剩余强度可靠性评估模型和可靠度的计算方法，并利用某管线的检测数据给出了计算实例。指出我国管道工业也应该采用这种方法，降低管道工程造价并确保其可靠性。     

集输管道可靠性的最优化算法

提出用最优化方法对集输管道进行可靠性分析,即基于一次二阶矩模式可靠度分析的序列二次规划法。主要介绍了一次二阶矩模式可靠度分析的优化模型,正态分布和任意分布下可靠度分析的序列二次规划法的计算公式、求解步骤、注意要点及特点。最后给出了工程应用实例。     

基于疲劳寿命模型的压力容器疲劳分析

含缺陷压力容器的疲劳分析是石油化工行业的一个重要课题,通过分析影响裂纹扩展寿命的多个随机因素及使用疲劳寿命模型,讨论了裂纹尺寸的计算方法。考虑压力容器所承受载荷、材料断裂韧度及裂纹尺寸等参数,使用一次二阶矩法和Monte Carlo法,得出了在一定可靠度下的疲劳裂纹扩展寿命,计算了一定使用寿命时结构的失效概率,比较了不同初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。算例表明,此方法可为含裂纹结构的概率损伤容限评估提供一定的理论依据。     

基于一次二阶矩法的储罐可靠度分析

金属立式储罐在石油化工等行业中得到广泛的使用,大多储存易燃、易爆液体,属于重大危险源,一旦发生安全事故将产生重大的经济损失,并对生态造成严重的破坏。根据储罐的中心沉降量建立功能函数,采用一次二阶矩法求解了20000m3储罐的可靠度。从计算结果可以看出,随着地基压缩模量的增加,储罐的可靠性指标增加,储罐的失效概率减小,可靠度增加。使用改进的一次二阶矩法进行迭代,就可以得出储罐的可靠性指标,从而得出可靠度。     

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.     

海底管线腐蚀缺陷的安全可靠性评估

建立了海底管线抗腐蚀评估的可靠性分析模型,给出了含腐蚀缺陷尺寸的管线许用内压的计算公式,提供了描述检测误差、计算误差及环境载荷的概率分布,给出了管线在内压作用下抗腐蚀的可靠性评估实例.     

管式加热炉抗震设计的可靠性研究

运用概率的方法分析了石化企业中管式加热炉在地震作用下的可靠性,用改进的一次二阶矩可靠度方法分析了现行相关规范的可靠度水平。该文确定了优化的分项系数,给出了按可靠度设计的抗震设计表达式,改善了各构件在不同地震作用下可靠度的一致性。     

基于可靠性的油气管道设计系数研究

以往的油气管道强度设计中,设计系数的确定常常以经验为依据,比较保守。国内外大多数研究均是从理论上论证了提高油气管道设计系数的可行性,并没有给出基于可靠性的设计系数的计算方法。将应力-强度干涉理论引入油气管道设计系数的研究中,以西气东输一线及二线为例,定量计算了0.72和0.8两种设计系数下无缺陷管道和含体积型缺陷管道的可靠度,并提出了切实可行的措施,为油气管道降低壁厚,提高输送压力,节约管道成本提供了理论支持。     

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由于失效评定图能反映油气管道断裂的不同形态，所以基于失效评定图的可靠性分析能确定油气管道的弹塑性断裂失效概率。文章介绍了采用可靠性指标评定管线的安全状况，提出了可靠性指标的计算方法，研究了可靠性指标的影响因素及变化规律。提出了失效评定图中的等可靠性指标线的概念，并根据油气管线工程的目标安全性水平，在失效评定图中作出了相应的等可靠性指标线，从而可以根据评定点在失效评定图中的位置，迅速确定管线的安全水平。     

基于灰色理论的长输管道风险分析

针对长输管道传统风险分析精度不高的问题,提出利用灰色理论的灰色关联度来进行长输管道系统的定量风险分析。该方法对长输管道常见的故障模式进行风险优先排序,确定各个风险因素的相对重要性,具有原理简单、易于掌握、计算简便、排序明确、对数据分布类型及变量之间的相关类型无特殊要求等特点。实例计算表明该方法可行且有效,其结果为采取有效的运行维修策略,提高长输管道可靠性提供了有力依据。     

一种新的输油管道可靠性分析方法

长输管道可靠性评估的传统方法是把管道结构视作一个串联或并联的系统,运用可靠性的理论概念和各种失效概率假设,以故障率的统计资料为计算依据,进行可靠度的计算分析,可靠度也采用故障率等参数来表达.该方法表达简单、含义通俗易懂、计算过程简便.但是,该可靠度的计算结果实用性不强,不便于将其结论直接用于管道设计、在线检测评估、管线维护等实际工作.从6个方面对此问题予以分析,在此基础上提出了构建综合可靠度的理论设想.综合可靠度,充分考虑了管道设计各个特征参数的影响以及它在管道设计、运行和维护中的变化规律,概念内涵较以前丰富、实用.还运用神经网络的基本原理和模型进行了分析建模,并提供了相关的分析思路和步骤.     

基于可靠性腐蚀评价准则的开发

油气管道随着服役时间的增加,由腐蚀引起的管道穿孔和断裂等事故隐患加大,因此,对腐蚀管道进行可靠性评价具有重要作用。针对代表大泄漏的最大极限状态和代表小泄漏的泄漏极限状态,根据压力、直径、产品、人口密度和环境敏感性所决定的预期失效后果的严重程度,使用安全等级系统来表征管道。根据评价准则的三个要素,对结果的准确性和一致性进行评价。还研究了基于特征和截面的评定方法,分析并评价了两种方法的适用性,对基于可靠性腐蚀评价准则的制定有指导意义。     

基于易损性油气管道第三方施工失效概率分析

随着油气管道第三方施工损伤的日益严重,有必要对第三方施工下管道的失效可能性进行分析,为此提出了一种基于易损性理论的定量失效概率计算方法。根据“4M”系统建立危险因素评价体系,采用改进层次分析法计算因素权重与专家评判能力权重,引入三角模糊数量化专家评判语言,通过概率化模糊数得到事件危险概率;选取外载荷、管道直径、管道壁厚、管道埋深和服役年限5个参数,从抗危害能力和危害强度两方面建立易损函数,运用结构可靠性理论的计算方法可得到易损概率。实例分析表明:该计算方法能有效地计算第三方施工下管道的失效概率,可为油气管道的安全管理提供一定技术支持。     

基于故障树的水下生产系统可靠性分配

水下生产系统作为深水油气资源开发的主流模式,设备安全可靠运行是保证资源开发和保护生态环境的关键因素。以乐东22-1南块气田为例,进行基于故障树的水下生产系统可靠性分配。首先将水下生产系统故障树模型分为4层,自上而下分别为顶事件、初级中间事件、次级中间事件和三级中间事件。然后采用复合分配法,对故障树顶事件采用基于概率重要度的方法进行可靠性分配,对初级中间事件利用可靠性再分配法进行可靠性分配,最后采取层次分析法对故障率发生改变的次级中间事件进行可靠性分配,最终将系统可靠性指标依次分配到子系统及零部件。分配结果与工程实际相符,并且可以针对失效率较高的薄弱环节,优化水下生产系统可靠性设计。     

油气管道环焊缝缺陷适用性评价现状与展望

油气管道的环焊缝质量好坏与管道能否安全运行密切相关,近年来管道环焊缝问题日益突显,因此准确评价管道环焊缝缺陷的适用性对于保障管道安全运行具有重要的意义。为了给环焊缝缺陷安全评定提供参考,系统总结了现行的环焊缝缺陷适用性评价方法并归纳为6种类型,剖析了各类方法的原理、特点及适用性,从焊接缺陷、内外部载荷及材料性能等3个方面分析了目前环焊缝缺陷适用性评价过程中遇到的瓶颈问题,并针对高钢级管道环焊缝所暴露出的新问题,提出了环焊缝缺陷适用性评价的未来展望。研究结果表明:①环焊缝缺陷可分为体积型缺陷和平面型缺陷两大类;②对于体积型缺陷,主要考虑塑性失效模式,推荐采用修正的Miller方法 ;③对平面型缺陷,应同时考虑塑性失效和断裂失效模式,推荐采用BS 7910:2015标准中基于失效评估图(FAD)的方法,并根据可用材料参数及保守性选用通用失效评估曲线(FAC)或特定FAC。结论认为,该研究成果有助于保障管道的安全运行。     

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。     

定向穿越管道的挤毁失效及其防护装置的设计

定向穿越敷管技术由于其特殊优势,被越来越多地应用于油气管道敷设,但复杂的地质条件又极易导致穿越管道挤毁失效,对油气输送安全造成严重威胁。为此,针对复杂地层中穿越管道的挤毁失效行为,分析了其失效原因,主要是由孔壁失稳、地层沉降和地下水渗流等所导致的。进而基于管材非线性及管土耦合作用,建立了无缺陷和凹陷穿越管道的挤毁数值计算模型,并对其挤毁行为进行了研究。结果表明:①无缺陷管道与凹陷管道的挤毁失效模式不同,完整穿越管道的挤毁过程可分为6个阶段,管道横截面经历了椭圆形、"新月"形、"葫芦"形及"8"字形变化过程;②而凹陷管道的挤毁过程可分为5个阶段,管道横截面经历了"心"形、"新月"形、"葫芦"形及"8"字形变化过程;③围土压力越大,管道的挤毁失效后果越严重。最后,设计了一种结构简单、易于操作且具有自主知识产权的定向穿越管道用防护装置,可以有效降低管道发生凹陷、挤毁等失效的概率,延长管道使用寿命,可用于穿越危险地层的油气管道防护。     

国产化水下油气生产系统可靠性分配研究

我国水下油气生产系统的技术水平还处于初步发展阶段,为保障国产化水下油气生产系统的成功实施,有必要开展水下油气生产系统可靠性相关研究工作。提出一种基于相似产品分配法和层次分析法(AHP)相结合的复合分配法,建立了典型水下油气生产系统模型和系统可靠性框图,并综合考虑国产化因素,建立了系统可靠性分配模型。通过专家评分系统构造出判断矩阵,运用复合分配法进行系统可靠性一次分配和再分配,将系统可靠性指标分配到各子系统及设备单元。对相似产品分配法、AHP以及复合分配法3种方法进行对比,对比结果表明,复合分配法可以优化系统可靠性分配系数,使得系统可靠性设计更加合理。研究结果可对国产化水下油气生产系统自主设计阶段工作提供一定的指导。