基于R6的含缺陷压力管系断裂失效风险分析系统（Ⅰ）—理论与方法

含缺陷压力管系的概率安全评定是石油化工行业中一个新兴的重要课题 ,概率断裂力学的出现和发展提供了强有力的手段。针对含缺陷压力管系断裂失效分析模式 ,结合实际操作工况 ,考虑多种载荷因素及材料性能参数 ,提出了管系断裂失效风险分析方法。在此基础上 ,运用R6选择 1评定技术路线 ,考虑压力管道缺陷尺寸、承受载荷、材料断裂韧性及流变应力等参数的随机性及分布特征 ,对各随机变量进行模拟实际操作工况抽样 ,应用MonteCarlo数值计算方法确定含缺陷压力管系上每个独立缺陷引起的失效概率 ,进而计算出整个管系的失效风险概率。为石化企业诊断系统安全提供了一个技术手段。     

基于R6的含缺陷压力管系断裂失效风险分析系统(Ⅰ)——理论及方法

含缺陷压力管系的概率安全评定是石油化工行业中一个新兴的重要课题,概率断裂力学的出现和发展提供了强有力的手段.针对含缺陷压力管系断裂失效分析模式,结合实际操作工况,考虑多种载荷因素及材料性能参数,提出了管系断裂失效风险分析方法.在此基础上,运用R6选择1评定技术路线,考虑压力管道缺陷尺寸、承受载荷、材料断裂韧性及流变应力等参数的随机性及分布特征,对各随机变量进行模拟实际操作工况抽样,应用Monte Carlo数值计算方法确定含缺陷压力管系上每个独立缺陷引起的失效概率,进而计算出整个管系的失效风险概率.为石化企业诊断系统安全提供了一个技术手段.     

基于R6的含缺陷压力管系断裂失效风险分析系统(Ⅱ)——工程应用及算例

考虑几种主要随机因素 :缺陷尺寸、工况载荷、断裂韧性、机械强度等参数的不确定性 ,针对石油化工工业管道上可能存在的各种缺陷类型 ,基于PD 6 4 93,R/H/R6 - 95和SAPV(95 )三种权威的失效评定规范 ,编制了通用的含缺陷压力管系断裂失效风险分析系统。运用其中的R/H/R6 - 95模块的选择 1计算了一条典型的具有多种类型缺陷的工业管道 ,程序对每个缺陷单独进行评定 ,给出了单个缺陷的失效概率 ,并最终给出整条管线的失效概率。含缺陷压力管系断裂失效风险分析系统不仅准确实现了各规范的技术要求 ,且工程应用极为方便 ,操作简单 ,运行稳定 ,计算效率高。实践证明 ,该系统具有广泛的使用价值     

基于GB／T19624-2004对含缺陷压力管道的安全评定

针对石化企业含缺陷压力管道评定中存在的不确定性,提出了建立在GB/T 19624-2004评定路线基础上的可靠性评定方法,并开发出含缺陷压力管道安全评定系统。该系统不仅能对含缺陷压力管系进行确定性评定,而且能获得管系内每个缺陷的失效概率和整个管系的失效概率。     

含缺陷压力管道模糊失效概率的分析计算方法

应用模糊随机概率理论,在同时考虑压力管道评定参数的随机性和失效模式模糊性的基础上,指出含缺陷压力管道的失效概率实际上是一个模糊随机概率,进而提出了计算含缺陷压力管道模糊失效概率的方法,这种方法与仅考虑参数的随机性相比,更科学合理、更符合工程实际。     

基于蒙特卡罗法管道失效概率的计算

含缺陷压力管道的可靠性在工程中是十分重要的。针对石油工业管道上可能存在的各种缺陷类型,要充分考虑缺陷尺寸、工况载荷等参数的不确定性,而引入了蒙特卡罗法对这些不确定的参数进行随机抽样。蒙特卡罗法是以概率和统计理论方法为基础的一种计算方法,能够比较逼真地描述具有随机性质的事物的特点,克服了确定性失效评定方法的缺点,较为准确地计算出管道的失效概率,为石化企业诊断系统安全提供了一个技术手段。     

腐蚀管道剩余寿命及参数灵敏度分析

考虑腐蚀速率的影响,改进了计算腐蚀管道失效压力方程,建立了管道腐蚀剩余寿命预测的概率模型,采用重要抽样法对其进行模拟,并通过目标可靠度指标确定管道的剩余寿命,提出了一种新的管道腐蚀寿命预测方法,并对管道的各项参数进行灵敏度分析,讨论了这些参数变化对管道失效概率的影响,得出径向腐蚀速率为缺陷管道失效的主要因素.     

蠕变对管系热应力的影响

介绍了一段转化炉下集气管的蠕变变形计算方法。分析了实际工况中下集气管的蠕变变形及其对管系热应力分布的影响。通过实验验证了计算结果     

黄土边坡可靠度的随机有限元分析

为了研究黄土边坡的可靠度,在对黄土强度参数进行变异性统计、概率分布检验及垂直向自相关距离计算的基础上,将黄土强度参数黏聚力和内摩擦角作为随机变量,将其在二维边坡剖面的空间变化作为随机场,用局部平均细分法将符合一定均值和标准差的强度参数按随机场分布在边坡剖面的有限元网格上,再采用弹-理想塑性有限元计算边坡稳定系数,用Monte-Carlo法计算其失效概率。结果表明:黄土黏聚力的变异系数多在0.30以上,内摩擦角的变异系数多在0.20以下,且黄土高原从西向东两个参数的变异性都增大;黏聚力和内摩擦角的概率分布类型对边坡失效概率计算结果影响显著,统计检验发现黏聚力采用对数正态分布、内摩擦角采用正态分布为宜;黄土地层的垂直向自相关距离多在0.7 m以内,与计算厚度的比值多小于0.2;在大部分黄土的变异系数与自相关距离水平下,采用确定场进行可靠度分析,多数情况将极大地高估了黄土边坡的失效概率,而在极端高变异系数水平下,采用确定场进行可靠度分析,又将极大地低估其失效概率。     

疲劳模糊评定图及其应用

在实验研究的基础上，利用模糊集理论和Ｈａｒｒｉｓｏｎ提出的质量带评定方法绘制了含焊接缺陷结构的疲劳模糊评定图。该图可用于计算含焊接缺陷结构的失效概率和疲劳损伤，它为焊接结构安全评定实现人工智能化建立了初步基础。     

管线断裂失效概率模型及计算

以相关管道档案、检验报告作为原始资料, 配合现场调查及观测, 采用“ 在役压力管道失效风险分析系统(SAPP)” , 对管线断裂失效风险进行分析。将管线中各缺陷安全状况与失效风险有机地结合起来, 在当前检测缺陷数据基础上, 通过适当选取概率模型, 计算管线的失效风险概率。对于准确了解管线的安全状态, 制定具有针对性的检修计划, 加强管线维护, 保障装置的安全稳定运行有重要的现实意义。     

油气管道特殊部件的漏磁检测信号特征分析

针对油气管道特殊部件的结构特点,分析了管道磁化后产生的磁场特征.基于管道漏磁内检测原理及麦克斯韦方程,采用Comsol有限元仿真软件对管道特殊部件与缺陷进行仿真,以漏磁信号轴向分量B_x所占的通道个数、B_x正负峰值出现的先后顺序、B_x幅值以及轴向长度作为分析判别管道特殊部件与缺陷的依据,对管道特殊部件上存在缺陷的整体漏磁信号B_x分量进行特征分析,缺陷信号B_x在补板信号B_x内侧且极性相反时视为补板缺陷.结果表明,该方法在判别管道特殊部件存在缺陷方面具有一定的可行性.     

内衬GFRP防护复合管壁原缺陷坑处应力重分布规律分析

为了深入研究内衬GFRP防护复合管壁在其原管道内腐蚀缺陷坑处的应力重分布状态以及其修复的效果,利用弹塑性力学中的平衡微分方程,建立了管道内腐蚀缺陷处的数学模型,采用有限单元法建立了含单个腐蚀缺陷的管道模型,并通过改变腐蚀缺陷坑的深厚比,将修复前后腐蚀缺陷坑处的应力状态进行对比分析。分析结果表明,腐蚀缺陷坑的深厚比对管道的应力分布有着显著的影响,所以在进行管道安全评估时应注意腐蚀坑深度的影响;在腐蚀缺陷坑深厚比0.1到0.8的分次增加的过程中,管壁腐蚀缺陷处的周向应力,径向应力,Mises应力都有增大的趋势;修复前腐蚀缺陷坑处的周向应力和Mises应力相近,径向应力较前两者小,三者中周向应力最大;在修复前后,管道腐蚀缺陷处的控制应力一般是周向应力,管道的失效可依据周向应力进行判断;修复后的内衬GFRP防护复合管壁,原始腐蚀缺陷坑处发生了应力重分布,其周向应力与Mises应力均有减小,修复效果明显。     

外腐蚀管道剩余寿命的有限元分析

预测油气管道的剩余寿命, 对避免管道泄漏事故的发生和节省维修费用具有重要意义。针对国内某成品油管道开挖点处的两个腐蚀缺陷, 基于有限元分析方法, 建立了管道椭球形缺陷的三维有限元结构模型。以管道实测缺陷尺寸为依据, 在已知腐蚀速率的情况下, 采用非线性分析技术对腐蚀管道进行了应力分析, 依据塑性极 限状态失效准则预测了管道的剩余寿命。结果表明, 两个腐蚀缺陷的剩余寿命分别为8a和1 3a, 预测结果可为管道的维护维修提供理论依据。     

埋地输气管道腐蚀故障树模糊分析

腐蚀是引起埋地输气管道泄漏和破裂的主要因素.对引起埋地输气管道腐蚀失效的各个因素进行系统分析,建立以埋地输气管道腐蚀失效为顶事件的埋地输气管道腐蚀失效故障树,结合管道腐蚀破坏机理和故障树模糊分析原理,分析导致管道腐蚀产生的因素,得到模糊故障树的各阶最小割集和引起埋地输气管道发生腐蚀失效的主要因素.通过算例分析表明该方法具有较大的灵活性和适应性,更加符合工程实际,是对传统故障树分析方法的进一步完善.     

复杂载荷下含体积性缺陷弯管的塑性极限载荷

通过非线性有限元分析给出了含体积性缺陷弯管在内压、面内弯矩、面外弯矩和扭矩作用下的塑性极限载荷。对与体积型缺陷（长轴、短轴和深度）和管线（外径、壁厚和弯曲半径）有关的几何变量进行了系统的分析,并考虑了内压和面内弯矩、面外弯矩和扭矩的组合。结果表明壁厚、缺陷深度和缺陷方向对极限载荷影响较大。     

管道漏磁检测中速度效应的补偿方法

在管道现场检测中,由于检测装置的移动影响,使得从采样记录的漏磁信号波形直接获得缺陷外形的定量描述比较困难.为提高缺陷检测的精度,分析管道漏磁检测中检测仪器运行速度对缺陷漏磁信号的影响,提出一种速度效应补偿方法,通过ANSYS有限元分析软件验证方法的有效性,该补偿方法有利于缺陷的准确识别.     

城镇聚乙烯燃气管道故障树分析

为了城镇聚乙烯燃气管道的安全运营并降低运营风险, 对城镇聚乙烯燃气管道可能发生的事故及其原因进行了分析。采用故障树分析法, 建立了城镇聚乙烯燃气管道故障树及其子故障树模型, 分别计算了故障树的最小割集、 最小径集和结构重要度, 指出了城镇聚乙烯燃气管道可能发生的故障并分析了成因。研究结果表明, 城 镇聚乙烯燃气管道失效对管道运行威胁较大, 管道附属设施失效威胁较小; 在管道失效的成因中, 管道受到的外界干扰对管道发生故障的影响最大, 管道划痕与缺陷的影响次之, 管道老化与应力破坏对管道事故的影响最小。     

腐蚀管道剩余强度评价的基本方法

管道在长期的运行中不可避免会出现腐蚀，腐蚀缺陷的破裂是管道的主要失效形式。根据腐蚀管道的缺陷形貌将腐蚀分为均匀腐蚀、局部腐蚀和点蚀。采用双剪应力准则分析了腐蚀缺陷管道剩余强度的塑性极限承载能力，所建立的模型考虑了管道现场条件和室内爆破实验条件的差异，并提出了均匀腐蚀、局部腐蚀和点蚀管道剩余强度的分级评价方法和步骤，评价的精确性、评价所需数据资料的多少、评价人员的技能和完成评价分析的复杂性随级度的提高而增加。根据加拿大NOVA公司的爆破实验结果，可以验证该方法比美国ASME B31G和API579所推荐的方法更为接近于工程实际。