相互作用腐蚀管道剩余强度评价方法对比研究

目的分析现有腐蚀评价规范对相互影响腐蚀管道剩余强度计算的适应性,筛选合适的相互影响腐蚀管道剩余强度评价规范。方法介绍了ASME B31G—91、修正的B31G、ASME B31G—2009/2012、RSTRENG方法、DNV-RP-F101方法以及PCORRC方法等七种相邻腐蚀相互作用认定准则以及相互作用腐蚀评价方法,应用实验数据分析了各评价方法的适应性。结果 ASME B31G—91、修正的B31G、ASME B31G—2009/2012、RSTRENG方法大多以临界轴向间距为依据,超过临界轴向间距时,相邻腐蚀不发生相互影响,但未给出相邻腐蚀相互影响的评价思路或影响方式。DNV RP-F101标准明确提出了相邻腐蚀相互影响准则,并给出了相互影响腐蚀评价思路。PCORRC方法未明确给出相互影响腐蚀评价思路。结论上述七种腐蚀评价规范均以单腐蚀管道为研究基础,更适合评价单腐蚀缺陷管道,评价相互作用腐蚀缺陷过于保守,并且相邻腐蚀缺陷相互作用准则过于简单,未完全反映相邻腐蚀缺陷相互作用机理。相比而言,DNV-RP-F101方法较其他评价方法的计算结果更准确,保守性更低。     

含腐蚀缺陷管道安全评价准则选择探讨

外腐蚀是威胁管道安全的重要因素,极易导致管道泄漏或失效断裂事故。我国长输管道全面实施完整性管理,应根据管道历史失效事件,开展管道剩余强度评价与剩余寿命预测,确定不同类型缺陷的可接受准则。阐述了国际通用的管道缺陷安全评价标准,分别是ASME B31G、修正的ASMEB31G、BS7910、DNV-RP-F101和PCORRC准则。收集不同钢级(X42-X100)含腐蚀缺陷的管道规格、缺陷特征和失效压力数据,比选上述5项评价准则的准确性。管道管理者应根据管道运行状况和缺陷特征,考虑评价准则的优缺点和适用范围,选择合理、适用的评价准则。     

基于等效形状的不规则缺陷管道失效压力评估方法

目的 提高不规则缺陷管道失效压力评估效率和预测结果的准确度。方法 采用实体有限元模型对不规则形状缺陷管道的失效压力进行了实例研究。有限元模型由1个浅腐蚀缺陷和1个深腐蚀缺陷组成,其中深腐蚀缺陷包含在浅腐蚀缺陷内。分析了深腐蚀缺陷的长度和深度对不规则形状缺陷管道失效压力的影响。根据缺陷深度剖面的不规则性,将缺陷分为3类,第1类缺陷的不规则度为1≤d/dave＜1.2,该类型缺陷的轴向投影形状可以等效为矩形;第2类缺陷的不规则度为1.2≤d/dave≤1.5,该类型缺陷的轴向投影的等效形状介于矩形和抛物线之间;第3类缺陷的不规则度为1.5＜d/dave,该类型缺陷的轴向投影形状可以等效为抛物线。结果 基于等效形状的有效深度和评估长度,通过改进DNV-RP-F101准则提出了一种预测不规则形状缺陷管道失效压力的新方法。该方法首先通过缺陷长度确定评估长度,然后结合不规则度和有效深度取值模型,得到该缺陷有效深度数值,最后将评估长度和有效深度引入DNV-RP-F101准则进行失效压力评估。结论 采用新的评价方法对不规则形状缺陷管道的失效压力进行了预测,结果与不同等级管道的试验结果吻合较好。文中方法的平均误差仅为1.69%,相比现有评价方法中误差最小的有效面积法,误差降低了86.37%。     

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。     

海底输油管道剩余强度的有限元分析

考虑管道内部工作压力对内腐蚀管道承压能力的影响,采用有限元法对海底输油管道塑性失效条件进行分析。利用退役管道试样的拉伸试验和ASME B31G准则,对有限元模型的精度进行验证。分析了不同形状及尺寸的内腐蚀缺陷对管道剩余强度的影响。得出腐蚀管道在缺陷长度、宽度、深度不同情况下,其剩余强度的变化规律,这对于预测管道剩余寿命及修订剩余强度判定准则具有重要意义。     

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。     

基于VB/GM(1,1)模型的腐蚀管道剩余寿命预测分析

腐蚀管道剩余寿命预测是管道完整性及安全性评价的重要组成部分。针对开展管道剩余寿命预测没有分析软件的情况,本文以灰色理论GM(1,1)模型为基础,利用VB编写管道剩余寿命预测程序。输入原始腐蚀值可得到预测值、精度检验等级等数据;输入任意两个年份的腐蚀测量数据,得到平均腐蚀速率。程序界面整洁,操作方便,是进行腐蚀管道剩余寿命预测分析的有效工具,为管道腐蚀检测周期确定提供理论依据。     

点蚀管道剩余强度评价的协同评估综合影响因子

参照API 579-1/ASME-FFS-1-2007、ASME B31G系列以及DNV-RP-F101评价准则,研究了流变应力与鼓胀系数对点蚀油气管道剩余强度评价的影响,分析比较了三种准则的保守性。ASME B31G系列评价准则保守性最高,DNV-RP-F101评价准则保守性最低,API579-1/ASME-FFS-1-2007评价准则保守性介于两者之间。基于点蚀管道服役真实工况的多目标规划模型,提出一个协同评估综合影响因子,以线性加权和法寻求最优解,为评估人员选择合理可靠的评价准则提供辅助作用,为安全评价提供新思路。     

海底管道腐蚀后剩余强度评估方法研究

海底管道在服役期间会由于腐蚀而受到不同程度的损坏,进而导致强度降低,影响其安全性。为预测管道腐蚀后的损伤程度,须对腐蚀后管道的剩余强度进行评估。通过计算分析,对腐蚀海底管道剩余强度的分项安全系数法和许用应力两种评估方法进行了详细研究。结果表明:检测腐蚀管道的设备存在误差,即精度不为0时,存在一个相对腐蚀深度(d/t)0,两种方法的评估结果相同;提高设备的测量精度和置信水平,更有利于客观评估腐蚀管道的剩余强度。     

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。     

基于PSO-GRNN模型的埋地管道腐蚀剩余寿命预测

目的 构建埋地管道腐蚀深度预测模型,预测腐蚀管道的剩余使用寿命。方法 依据ASME B31G剩余强度评价标准,给出管道的最大允许腐蚀深度计算方法,引入广义回归神经网络（GRNN）,构建埋地管道腐蚀深度预测模型,采用粒子群算法（PSO）优化GRNN的网络参数,结合管道腐蚀发展趋势预测方法,对埋地薄弱管道进行腐蚀剩余寿命预测。以陕西省某埋地输油管道为例,选取8个主要外腐蚀因素,构建外腐蚀指标体系,借助Pycharm编程仿真,结合埋片试验,对该模型预测结果进行验证分析,并预测各腐蚀管段剩余使用寿命。结果 与BP模型相比,PSO-GRNN模型的管道腐蚀深度预测结果最大相对误差控制在13.77%以内,平均相对误差仅为6.63%。寿命预测结果显示,部分管段的剩余使用寿命未能达到其预期服役寿命。结论 所建模型预测性能要明显优于BP模型,预测精度更高,能够较好地预测埋地管道的最大腐蚀深度和未来的腐蚀发展规律,剩余寿命预测结果贴近实际,为管道的维修和更换提供了指导依据,在实际工程中,具有一定的应用价值。     

腐蚀缺陷管道风险评估有限元模拟研究

腐蚀缺陷的破裂是管道的主要失效形式。通过建立实体单元并考虑几何非线性和材料的非线性,采用线弹性有限元模型对腐蚀缺陷管道参数进行了计算和分析。通过对模型上不同形状和位置的缺陷进行模拟,设定不同的压力条件和缺陷处管壁的厚度,分别计算出在每个压力情况下不同厚度时缺陷处强度值,得出腐蚀缺陷管道内压、缺陷厚度与缺陷处应力三者之间的关系,进而对腐蚀缺陷管道进行初步的风险评估。     

含CO2油气管道内腐蚀模拟及剩余寿命预测

目的通过对含CO_2油气管道的内腐蚀状况进行仿真和实验研究,得出管道的内腐蚀规律和剩余使用寿命。方法以渤西海域某一管道的实际工况为基础,采用OLGA软件并选择De Waard95模型对CO_2腐蚀速率的影响因素进行仿真分析。采用失重实验研究了温度和CO_2分压对X52级管道钢腐蚀速率的影响,在仿真数据的基础上对腐蚀管道的剩余寿命进行预测。结果仿真结果表明,管道沿线的温度、压力、持液率、流型及pH值对CO_2腐蚀程度的影响都很大。实验发现,CO_2腐蚀速率随温度的升高呈先增后降的趋势,且在温度为333 K时达到最大值,为0.22 mm/a。随着CO_2分压的升高,腐蚀速率呈上升趋势,最大值为0.24 mm/a。结论随着管道高程和里程的不同,不同因素对CO_2腐蚀有不同程度的影响,管道入口段的腐蚀速率最大,仿真和实验结果对管道的内腐蚀防护和剩余寿命预测有一定的参考价值。     

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。     

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。     

腐蚀和残余应力对油气管道不规则区可靠性的影响分析

目的针对油气管道的运行安全问题,建立油气管道局部腐蚀模型,对管道不规则区域的可靠性进行准确分析。方法首先,对管网中不同的不规则区域管道的腐蚀进行简单分析,每个区域都有局部腐蚀缺陷,任何区域的破坏都会导致整个管网的破坏。其次,定义各区域的有限元模型,考虑文献中给出的局部腐蚀模型和常用应力模型。再次,利用概率分析方法给出真实的腐蚀参数和时间模型,并采用蒙特卡洛模拟算法进行求解,得出不同腐蚀速率下管道的不规则区域的失效概率。最后,以三种不同腐蚀速率的数值算例分析各种因素对腐蚀管道可靠性的影响。结果受腐蚀和残余应力的影响,不规则区域的可靠性明显大于规则区域。考虑不同区域的残余应力,破坏概率随残余应力的增加而增加,特别是高腐蚀速率时,失效概率增加,而低腐蚀速率时,这种敏感性降低。法兰的可靠性更受有无残余应力腐蚀的影响。常规区(基)的可靠性最好。结论管道不规则区域对腐蚀和残余应力的响应机制不同于规则区域,所提出的方法相比于传统方法,能够更有效地评价不规则区域的可靠性。     

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。