基于动态杂散电流和二氧化碳干扰的输气管道表面腐蚀速率研究

目的预测输气金属管道表面腐蚀速率。方法分析动态杂散电流和二氧化碳(CO_2)浓度对金属管道的表面腐蚀机理,给出金属管道表面腐蚀产生的化学反应方程式。根据一元回归线性方程式得出多元线性回归数学方程式,推导出动态杂散电流和CO_2腐蚀金属管道表面方程式,得出金属管道表面腐蚀预测的最终模型。结合具体实例,采用数学软件MATLAB对45号金属管道表面腐蚀速率预测的多元线性回归模型进行仿真,并且与实验测量的腐蚀速率进行比较和分析。结果金属管道表面的腐蚀速率随着动态杂散电流或者CO_2浓度的增大而逐渐增大。在100 h内,电流和CO_2浓度仿真的金属管道表面最大腐蚀速率分别为3.72×10~(–4) mm/h和4.80×10~(–4) mm/h,电流和CO_2浓度仿真的金属管道表面最小腐蚀速率分别为3.26×10~(–4)mm/h和4.24×10~(–4) mm/h,电流和CO_2浓度实验测量的金属管道表面最大腐蚀速率分别为3.76×10~(–4) mm/h和4.86×10~(–4) mm/h,电流和CO_2浓度实验测量的金属管道表面最小腐蚀速率分别为3.12×10~(–4) mm/h和4.08×10~(–4)mm/h。同时,金属管道表面腐蚀速率理论计算值与实验测量值的相对误差在5%以内。结论采用多元线性回归模型可以近似预测输气金属管道表面的腐蚀速率,为管道的使用寿命提供参考数据,避免输气金属管道发生重大安全事故。     

基于改进BP神经网络优化的管道腐蚀速率预测模型研究

目的构造金属管道腐蚀速率预测模型,预测管道的使用寿命。方法分析了二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S)对金属管道的腐蚀过程,给出了管道腐蚀的化学反应方程式。引用了BP神经网络构造金属管道腐蚀速率的数学模型,采用了改进粒子群算法对预测模型进行优化。以45号金属管道为例,借助于Matlab软件对管道腐蚀速率进行仿真验证,并与实验测量数据进行对比和分析。结果金属管道腐蚀速率随着CO2或H2S压强的增大而逐渐增大,仿真结果显示CO2和H2S的最大腐蚀速率分别为7.20×10-5 mm/h和5.76×10-5mm/h,而实验测量结果显示CO2和H2S的最大腐蚀速率分别为7.14×10-5 mm/h和5.65×10-5 mm/h,采用改进BP神经网络预测模型所产生的相对误差在5%以内。结论金属管道在不同压强条件下,采用改进BP神经网络预测模型能够近似地预测其腐蚀速率,为金属管道的更换提供了参考依据。     

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。     

WHPB至SPM海管腐蚀现状研究

基于WHPB至SPM海管腐蚀数据,分析了该管段管线的腐蚀情况,由资料得知最大腐蚀减薄量为6.7mm,管道运行至今10年,管道腐蚀速率为0.67mm/a;通过API 579、ASME B31G的方法和ANSYS有限元模拟分析方法对腐蚀最深点进行应力分析,综上三种方法,认为该条管道在0.7MPa的压力下运行是安全的。最后以失效概率和壁厚损失极限计算了该管道的剩余寿命,将以上两种方法计算出的管道剩余寿命取较小值,即4年,建议3年后进行第二次内检测确定管道的实际腐蚀速率与缺陷尺寸,并进行评价。     

对45#钢管道的缝隙腐蚀模拟研究

目的预测埋地金属管道缝隙表面电位分布和腐蚀速度。方法造金属管道缝隙腐蚀的几何模型,对腐蚀管道采取阴极保护,推导腐蚀管道的电化学反应动力方程式。对几何仿真模型的初始条件及边界条件进行约束,采用MATLAB软件对阴极保护电位分布规律和表面缝隙腐蚀速度的几何模型进行了仿真,并且与实验测量结果进行对比,得出了仿真结果与实验结果的相对误差。结果采用阴极保护金属管道表面缝隙腐蚀的底部仿真电位随时间的增加而反向增大,在极化时间50 h内最大电位为-8.6 V。采用阴极保护金属管道表面缝隙腐蚀的仿真电位随缝隙深度的增加而反向减小,在距离缝隙表面10 cm内最小值为-0.78 V。采用阴极保护金属管道表面缝隙的仿真腐蚀速度随时间的增加而逐渐减小,在前5年内腐蚀速度最小值达到0.334 mm/a。同时,电位分布和腐蚀速度的仿真值与实验测量值的相对误差在5%以内,误差较小。结论采用矩形缝隙模型可以近似预测阴极保护的电位分布和缝隙表面腐蚀速度,从而降低了金属管道腐蚀速度,避免了金属管道发生灾难性的事故。     

瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀模型的ANSYS仿真

为探讨埋地金属管道腐蚀后瞬变电磁场响应,采用二维有限元数值模拟方法研究了不同壁厚埋地金属管道对瞬变电磁场的影响规律;利用ANSYS有限元仿真软件对模型进行了分析计算,考察瞬变电磁场对不同壁厚埋地金属管道的分辨能力。结果表明：埋地金属管道管壁越厚,磁场越强,且随时间增加管壁上磁场强度逐渐减弱;管道壁厚不同时,磁场强度曲线尾支明显分离;瞬变电磁法能有效检测埋地金属管道腐蚀程度并对其进行失效评价。     

超设计使用年限海底管线ICDA研究

为探究某输送油水多相介质的超期服役海底管线内腐蚀情况,本文基于内腐蚀直接评价(ICDA)的方法对管道的内腐蚀高风险位置进行预测,采用腐蚀预测模型计算管道的腐蚀速率及剩余壁厚,并通过水下机器人和水压试验验证评估的准确性。结果表明:模型预测目标管道存在一定的腐蚀风险,但处于安全范围,水下机器人及水压试验均证明管道可安全服役。     

服役于海洋环境的金属管道防护涂层研究进展

金属管道是实现气、油、矿等海洋资源连续、快速运输的重要载体。在复杂严酷的海洋环境中，金属管道的内、外壁要同时承受海水环境和运输物质带来的化学腐蚀与物理摩擦耦合工况，极易发生由腐蚀与磨损导致的管道破坏和失效。对金属管道进行表面涂层改性与强化处理是提升其使役性能最直接有效的方法。为此，综述了海洋环境和运输介质对金属管道的腐蚀磨损行为，并按照涂层的物质种类（金属涂层、陶瓷涂层和高分子涂层），介绍了常见的海洋金属管道防护涂层研究现状，全面总结对比了不同防护涂层材料的微观结构、力学性能、耐腐蚀性能、耐磨损性能及其腐蚀作用机理，以期为涂层新材料及新结构的创新设计与性能优化提供有益借鉴。在此基础上，对未来海洋金属管道防护涂层材料的发展趋势及其组分结构的研究方向进行了展望，以求为海洋金属管道防腐领域的研究提供一定的参考与支撑。     

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。     

埋地金属管道腐蚀防护探讨

管道是油田地面生产中的最常用运输方式,主要承担油田石油、水、天然气等资源的运输工作,常见的管道材质分为两种,金属管道和非金属管道,其中金属管道的应用十分广泛,承担的油田大部分的运输工作。油田运输的介质往往存在较强的腐蚀性,和金属管道发生不同类型的物理化学反应,造成管道出现腐蚀穿孔等现象,给石油企业带来了巨大的经济损失,同时对周边的生态环境产生破坏。本文主要阐述了埋地金属管道腐蚀现状,以及影响金属管道腐蚀的主要因素,制定有效的防护措施。     

残余应力高速钻孔法在厚壁管线钢管上的应用

采用标准 GB/T31310-2014的高速钻孔方法（方法 A）对大壁厚、小径厚比、高强、高韧性的 JCOE直缝埋弧焊管进行了残余应力测试。介绍了高速钻方法的操作步骤及注意事项。测试试样包括钢板试样、 J成型试样、扩径前钢管试样及扩径后钢管试样。采用该方法对厚壁管线钢管实施深度达到 1.4mm的残余应力测量,了解沿表层深度的残余应力分布情况。测试结果表明：经机械扩径后的钢管试样残余应力值控制较好,数值较低,这有利于钢管的在役运行。     

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。     

Development of a magnetic sensor for detection and sizing of internal pipeline corrosion defects

Magnetic flux leakage (MFL) is the most used technique for pipeline inspection, being applied through the use of instrumented PIGs. The pipe wall is magnetized and when metal loss or other irregularities occur, a larger fraction of the magnetic flux “leaks” outwards from the wall and is detected by sensors. MFL presents some limitations since it requires magnetic saturation of the pipe wall. Therefore, it is difficult to inspect small diameter and thick wall pipelines. Internal corrosion sensor (ICS) has been developed as a solution for internal corrosion measurements of thick walls. The technique, also called “field disturbance”, is based in a direct magnetic response from a small area of the wall. It is not necessary to achieve the magnetic saturation of the pipe material, and thus ICS performance is not affected by the thickness of the pipe wall. In the present work, finite element calculations are performed and the best resultant configuration of the sensor is proposed. Experimental tests with a prototype were carried out and the results give a strong indication of the validity of the theoretical model proposed for sizing.     

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。     

天然气管道环焊缝缺陷部位的腐蚀沉淀机理

为了深入分析天然气管道的“梗阻”现象,采用金相法和能谱仪对靖边某气田典型的有大量沉积物管道进行了焊缝和沉积物结构及成分分析.结果表明,焊缝缺陷处的腐蚀和沉淀机理为管内发生CO₂腐蚀、缝隙腐蚀和H₂S腐蚀,产生了氧化物、氯化物和硫化物等腐蚀产物.随着腐蚀产物的逐渐堆积,其阻隔了管子材料与腐蚀性介质,使得腐蚀速率减慢,沉积物转为以粉尘为主.沉积物堆积到一定高度时,天然气的流向改变,管道顶部的腐蚀变为冲刷腐蚀,腐蚀速率加快,管道壁厚严重减薄,危害管道的正常安全运行.     

X52管线钢在偏酸性腐蚀介质中的腐蚀穿孔行为综合研究

本论文用腐蚀漏磁检测仪、超声波测厚仪等仪器及X射线能谱（XRD）等方法,在对新疆某油田一输油长输管线出站36km管段现场开挖、检测验证和实验室试验分析研究的基础上,主要针对该输油管道腐蚀穿孔失效的特点、影响因素、机理及其防护措施进行了全面分析研究。经分析研究发现：管道外表面均光滑、平整,未见明显异常腐蚀点,而地势相对低洼管段的管道内壁发生了严重局部腐蚀,管道钢材自身不存在质量问题,管线较大高程差,起伏多变的地形,引起的管道底部沉降水、泥沙、其他腐蚀性介质（Cl^-、Ca^2＋、Mg^2＋）及低pH值（5．84）酸性环境等是该管道腐蚀失效的主要影响因素;输送介质中水质的高矿化度和高含量Cl^-,也是腐蚀穿孔失效的重要因素。