海底管道腐蚀剩余强度评价方法

海底油气管道在内外环境下会不可避免地造成腐蚀,严重威胁海上生产的安全性。从海底管道腐蚀成因入手,展开对管道腐蚀剩余强度评价方法研究。验证了有限单元法判断管道剩余强度的可靠性,并找出影响管道强度的因素。通过建立海底管道内腐蚀有限元模型,分析了在无外部载荷的环境下均匀腐蚀坑长度、宽度和深度对管道强度影响的大小,以及点蚀的孔径与孔深对管道强度影响的大小。讨论了在内外压联合作用下,海洋拖曳力对腐蚀管道受力的影响以及外部集中载荷下腐蚀管道极限应力。所得结果与ASME B31G、DNV RP-F101、PCORRC方法进行比较,得出了有限元仿真海底管道腐蚀剩余强度评价方法是可靠的,腐蚀深度是影响管道强度的主要因素。     

基于有限元法单点腐蚀缺陷分析

油气输送管道在长期的运行过程中,受许多复杂因素的影响容易导致管壁发生腐蚀,有腐蚀缺陷的管道其强度会发生较大的变化。因此,需要对管道进行剩余强度评价,以确定是否需要维修或更换管道。取2 m长的管道建立有限元几何模型,在ANSYS Workbench15.0软件中采用静力学分析模块,对管道缺陷模型进行离散化处理。根据第四强度失效准则确定管道的剩余强度,并与前人的计算结果进行对比,得到在ASME B31G—2009评价标准下,管道的剩余强度为14.351 2 MPa;在分项安全系数法评价标准下,管道的剩余强度为15.942 4 MPa;通过有限元分析得出管道的最大内压力为15.94 MPa。有限元分析方法与分项安全系数法得到的结果非常接近。对于实际运行的管道进行剩余强度分析还需要采用实验方法以及现场数据来判定。     

ANSYS法对含腐蚀含缺陷管道的剩余强度评价

文章采用ANSYS有限元法对含有缺陷的天然气管道的剩余强度进行分析,分析轴向腐蚀缺陷的长度和深度对管道剩余强度的影响,以及周向腐蚀、均匀腐蚀对管道剩余强度的影响.分析表明:采用有限元方法对含腐蚀缺陷管道计算剩余强度是可行的,以及各种腐蚀状况下管道的剩余强度.有限元分析法可为实际工程应用提供理论参考依据.     

含有单个腐蚀缺陷的海底管道剩余强度评估

在恶劣的海洋环境条件下,海底管道不可避免会发生腐蚀损伤,严重时将引起管道断裂,造成原油泄漏,进而导致严重的环境污染和巨大的经济损失,因此,有必要对管道剩余强度进行评估以保证其安全运营。文章介绍DNV-RP-F101规范中关于含有单个腐蚀缺陷的海底管道剩余强度的评估方法,然后利用该规范中的评估方法对某一运行了37年的在役海底管道进行剩余强度评估,发现许用应力法得到的结果比安全系数法的更保守。     

在役油气管道腐蚀剩余寿命评估

在役油气管道剩余寿命评估的常用方法有经验公式方法、可靠度分析法和有限元分析方法等。阐述了这几种常用的管道剩余寿命评估方法的特点,通过可靠度分析法评估管道腐蚀的实例,并基于某段管道的实际运行环境,利用实地检测数据,根据API RP 579准则、可靠性原理和概率统计方法对该管段进行了腐蚀剩余寿命预测,得出了预测结果。     

腐蚀管线剩余强度评估的研究进展

美国评估腐蚀管线的B31G准则偏于保守,后来对B31G准则作了必要的修正。一些学者针对B31G准则的进一步研究中,考虑了轴向载荷、弯矩、腐蚀宽度以及腐蚀缺陷螺旋角对管线的影响,提出了几种不同的腐蚀管线评估方法,即有限元分析方法、基于弹塑性理论极限的分析方法和基于可靠性理论的可靠性评估方法。指出我国今后的研究应考虑更复杂的腐蚀形状、载荷情况、环境条件及介质的影响,重点研究影响可靠性的各随机变量的概率分布及统计特性,把各种评估方法综合起来,建立腐蚀管线剩余强度的评估体系。     

设计阶段海底管道的缺陷评估方法研究

总结了海底管道的常规设计方法,探讨了设计阶段的海底管道缺陷评估的必要性.研究了设计阶段海底管道缺陷评估的主要内容,包括初始裂纹、临界裂纹缺陷的确定和有裂纹缺陷的海底管道剩余寿命的计算方法以及腐蚀模型,给出了在设计阶段进行裂纹和腐蚀缺陷评估的详细步骤,为优化海底管道的设计提供依据。     

相邻腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法适应性研究

由于现行的腐蚀管道剩余强度评价方法均以单一腐蚀缺陷为研究对象,对相邻腐蚀之间的作用机理以及评价准则不明确,导致评价结果保守,造成管道过早更换或维修。针对这一问题,对改进的ASME B31G Modified、 ASME B31G—2009、 RSTRENG、 DNV-RP-F101和PCORRC准则等相邻腐蚀缺陷的评价方法进行了总结和梳理,通过对比水压爆破试验数据进行验证,可知将DNV-RP-F101的评价流程与PCORRC公式相结合可使评价结果更加准确,平均相对误差为4.54%;而RSTRENG有效面积法和ASME B31G Mo dified这两种评价准则没有考虑相邻腐蚀缺陷轴向和环向未腐蚀区域对剩余强度的贡献和影响,对相邻腐蚀缺陷的评价适应性不强。研究结果可为相邻腐蚀管道剩余强度的计算提供理论依据。     

含双腐蚀缺陷高钢级油气管道剩余强度研究

为了加强含双腐蚀缺陷高钢级管道的安全评价,基于塑性失效准则,利用Workbench有限元分析软件对缺陷处的等效应力和剩余强度进行了模拟,考察了缺陷长度、缺陷深度和缺陷间距等参数对剩余强度的影响,利用99%相互作用准则确定极限作用距离,形成双腐蚀缺陷剩余强度评价方法,并进行数据验证。结果表明,随着内压的增加,管道先后经历弹性阶段、屈服阶段和强化阶段;在缺陷深度较深时,轴向间距对缺陷轴向分布时的最大等效应力影响较大,不同环向间距下的最大等效应力几乎不发生变化。当相邻腐蚀轴向间距系数n小于2.5、相邻腐蚀环向间距系数c小于1.26时,需考虑缺陷间的相互作用和影响;修正后公式可用于计算含双点腐蚀缺陷的高等级钢剩余强度,结果较DNV-RP-F101规范更接近有限元分析结果,最大相对误差不超过1.74%。研究结果可为提高管道完整性管理水平提供理论依据和实际参考。     

含腐蚀缺陷管道安全性研究

鉴于我国管道腐蚀现象严重的问题,从管道腐蚀环境及类型着手,利用有限元分析方法开展了含缺陷管道剩余强度评价研究。     

ASME B31G-2012标准在含体积型缺陷管道剩余强度评价中的应用研究

为了确定石油天然气输送管道能否在规定的管道压力下正常运行,避免油气管道发生安全事故,必须对含体积型缺陷的管道进行剩余强度评价。以断裂力学和工程实践经验相结合的半经验公式作为含体积型缺陷管道进行剩余强度评价的标准已经被国内外所广泛采用。为此分析研究了ASME B31G-2012标准的3种流变应力计算方法,得出各管线钢在选用不同方式计算流变应力时,管道剩余强度值之间所存在的差异,剩余强度评价结果也会存在着不同的保守性。进而计算了不同条件下安全系数的选取范围,讨论了地区等级变化对安全系数的影响程度;并针对ASME B31G-2012标准比较了原剩余强度计算公式和改进后的剩余强度计算公式,认为改进后公式通过改变鼓胀系数和缺陷投影面积降低了剩余强度评价结果的保守性;最后通过实际工程运用明确了流变应力、安全系数、剩余强度计算公式的选取原则。结论认为:在实际应用中需要综合考虑管道使用年限、管材性质、缺陷特征、所处地区等级、检测技术及业主要求等多方面的因素来确定如何选取评价管道剩余强度的相关参数。     

在役油气管道安全评定软件

PSAforWindows是运行在Windows系统下的油气管道安全评定软件。该软件既可以用于在开挖中发现的管道局部缺陷的剩余强度的精确评定 ,又可以用于腐蚀检测之后对管道全线的安全评定与剩余寿命预测。软件中采用了非线性有限元分析、失效评定图和概率性的评定方法等最新成果。介绍该软件的结构、模块、软件特点、主要功能和操作界面     

基于自适应模糊神经网络的管道剩余强度评价

油气长输管道的腐蚀剩余强度评价一直是管道完整性管理的重要内容,国外对腐蚀管道的剩余强度评价取得了很大的成就。也建立了比较成熟的油气管道腐蚀评价规范。但由于油气管道腐蚀的机理复杂,腐蚀的分类很难详细界定,各种腐蚀评价标准对不同使用年限、不同等级钢材管道有其各自适应性,利用神经网络的“黑箱”原理、在不能详细了解管道腐蚀原理、不能对腐蚀进行分类的情况下,根据收集的爆破实验数据对神经网络进行模拟,通过学习好的神经网络对管道腐蚀剩余强度进行评价,与RsTRENG软件的计算结果进行了比较,取得了较好的效果。     

腐蚀缺陷对中高强度油气管道失效压力的影响

腐蚀管道评价规范ASME-B31G、BS7910、DNV-RP-F101、PCORRC大多以X60以下中低强度管道为研究对象,对X60以上中高强度油气管道的评价具有一定的保守性。笔者以X65和X80两种中高强度管材为研究对象,采用非线性有限元法分析了带腐蚀缺陷油气管道的失效压力,研究了腐蚀缺陷深度、腐蚀缺陷长度、腐蚀缺陷宽度和腐蚀缺陷位置对带腐蚀缺陷油气管道失效压力的影响,建立了包含腐蚀缺陷深度、腐蚀缺陷长度、腐蚀缺陷位置等参数的带腐蚀缺陷油气管道失效压力计算方法。与现有标准提供的计算方法和试验结果对比表明：本文拟合得到的计算方法误差小,保守性低,可以满足X60以上中高强度腐蚀管道失效压力的预测要求。     

封面

在高强管线钢的工程应用过程中,较高的焊接残余应力会导致焊缝产生应力腐蚀和疲劳裂纹以至失效。简要介绍了高强度管线钢的焊接方法,对比了传统电弧焊与先进焊接方法的工艺特点,以及不同焊接方法的残余应力分布,概述了通过无损检测手段进行残余应力分析的相关研究结果,并通过数值模拟进行了焊接残余应力的对比和分析。指出,通过不同的数值模型及有限元分析等手段,可快速获得不同焊接方法的接头残余应力分布,以便于对焊接工艺进行调整。     

在役天然气管道缺陷安全评定及有限元分析

综述了断裂力学的发展及国内外含缺陷压力容器的评定方法。根据中国石油西南油气田公司输气管理处天然气管道的实际运营情况,基于“合于使用”的原则,选定GB/T 19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》作为判据对天然气管道缺陷进行安全评定,并分别采用COD法及ANSYS模拟分析对北内环支线某处缺陷进行安全评定,并对特殊地理位置下的管道进行了有限元分析。     

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在役压力管道安全可靠运行是目前世界各国油气储运业界普遍关注和迫切需要解决的重大课题,而在役压力管道腐蚀剩余强度评价则是为保障在役压力管道安全可靠运行的基础工作,其评价结论直接为管线运行的操作工艺,运行参数提供理论依据,同时指导管道安全生产管理,文章简述国内外在役压力管道腐蚀剩余强度评价工作进展情况,然后着重介绍西南油气田分公司长输管道检测中心对龙苍线,佛两线,克乌线及濮临线等多条油气输送管道进行剩余强度综合评价的方法和经验,包括不同形貌即平面性,体积性缺陷定量及剩余强度评价方法。     

基于完整性技术的海底管道腐蚀失效评价

在总结国内外海底管道安全评估现状的基础上,从工艺分析、腐蚀分析和结构强度分析等3个方面建立基于完整性技术的海底管道腐蚀失效多维度评价体系,并以某腐蚀海底管道为例全面开展腐蚀失效评估工作,判断其能否继续安全运行,以期为今后海底管道腐蚀失效安全评估提供参考。     

含体积型缺陷管道强度的有限元数学模型研究

石油天然气管道普遍存在因腐蚀造成的体积型缺陷,而且随着服役时间的延长不断恶化,最终导致管道破坏失效。本研究以保障管道运行安全为目的,对含体积型缺陷管道剩余强度进行了研究。利用有限元软件分析了由于管道内部腐蚀缺陷引起的表面应力场,归纳了引起管道表面微应变变化的影响因素,利用软件拟合出相应的方程,建立了管壁应变与影响因素对应的三维模型,为进一步进行管道安全评估提供基础理论依据。