考虑腐蚀缺陷的管道内检测周期优化方法

内检测是进行风险识别,保障油气管道安全运行的重要手段。为了平衡风险与成本,确定最优的腐蚀管道内检测周期,提出了基于成本的以失效概率阈值为决策变量的内检测周期优化方法。利用蒙特卡罗仿真技术计算了管道的可靠性和总成本率,以最低总成本率确定管道最优失效概率阈值,从而得出最优内检测周期。采用某天然气管道的实际数据对提出的方法进行了论证和敏感性分析,结果显示最优内检测周期随着缺陷初始深度和缺陷深度生长速率的增大而减小,缺陷初始深度变异系数和失效成本对最优内检测周期无显著影响。所提出方法可以在风险和成本之间寻求平衡,有效地确定腐蚀管道的最优内检测周期,能定量评价腐蚀缺陷相关参数对管道内检测周期的影响,具有一定的先进性。     

双腐蚀缺陷海底管道临界失效压力

为研究含双腐蚀缺陷管道的失效机理,采用非线性有限元分析方法,研究轴向间距、环向间距对含双腐蚀缺陷管道剩余强度的影响。结果表明:在腐蚀缺陷宽度和深度不变的条件下,双腐蚀缺陷轴向间距的变化对管道临界失效压力有较强影响;环向双腐蚀缺陷管道的临界失效压力与腐蚀缺陷的环向夹角没有显著关系。基于此建立了含双腐蚀缺陷管道临界失效压力与含单腐蚀缺陷管道临界失效压力之间的关系,并根据规范中含单腐蚀缺陷管道临界失效压力的计算公式,推导出含双腐蚀缺陷管道的临界失效压力,其可通过计算对应长度及2倍长度单腐蚀管道的失效应力乘以无量纲函数求得,简化了含双腐蚀缺陷管道的临界失效压力的计算方法,并通过算例验证了本文方法的正确性和通用性,并得出对工程有益的结论。     

输气管线多相腐蚀区失效压力的预测

结合有限元方法,多相腐蚀区缺陷的失效分析已经按照管道真实尺寸进行了爆管试验.已腐蚀的输气管线采用含有多种类型的人为机械缺陷的X65钢,这种钢已经多次作为输气管线的爆管试验材料.通过爆管试验,依据设计缺陷的尺寸、长度、宽度、深度和缺陷之间距离的不同,对输气管线上复合腐蚀缺陷的失效压力进行了测量.此外,对试验结果进行了模拟,并且同有限元方法进行了比较.有限元方法(FEM)的模拟结果显示:多相缺陷的失效压力低于单相缺陷的失效压力;将多相缺陷的总体长度看作单个缺陷长度时,如果其值接近缺陷间距时,其失效压力更接近于单相缺陷的失效压力.     

B31.G腐蚀管道剩余强度评价比较分析

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,国外在腐蚀管道的剩余强度评价方面已取得很大成就。详细说明了ASME B31.G管道腐蚀剩余强度评价方法及其各种改进方法,对其优缺点和保守性进行了分析,通过选取不同的腐蚀面积计算公式、膨胀系数计算公式,不同的流变应力进行计算,结果表明,膨胀系数M的选择对失效压力的影响很小;腐蚀面积计算方法的选择对失效压力的影响很大;不同的流动应力定义会得到不同的评价结果,相对于不同的膨胀系数M和不同的面积计算方法而言,不同的流动应力选择对评价结果的影响更大。     

新版ASME B31G-2009管道剩余强度评价标准先进性分析

近年来我国油气管道腐蚀现象日趋严重,对腐蚀管道进行剩余强度评价可以有效地避免和预防管道泄漏事故的发生。1984年美国机械工程师协会颁布的ASME B31G-1984标准是研究腐蚀管道剩余强度评价方面使用最广泛、最基本的评价标准之一,之后又推出了ASME B31G-1991修改版及改进的RSTRENG方法。为此,重点介绍了最新版ASME B31G-2009标准的分级评价方法以及较之前两版ASME B31G的先进性。根据收集到的67组管道全尺寸爆破试验数据,分别利用新旧ASME B31G标准和RSTRENG方法计算得出预测失效压力,并与实际爆破压力进行了比较。通过实例验证和对比分析可知：新版ASME B31G-2009采用4个等级进行腐蚀管道的剩余强度评价,更便于评价人员根据现场操作难易程度、资料详细程度以及评价精度等要求选择不同的评价等级进行操作;其保守性明显降低,预测结果更加接近真实值,具有较强的实用性;但与RSTRENG相比,它仍存在一定的保守性。另外,新版ASME B31G-2009仍不适于评价大口径、高强度的管道,在评价范围方面有待进一步提高。     

不同尺寸双点蚀缺陷管道剩余强度分析

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,研究轴向间距对带有不同尺寸双点蚀缺陷管道失效压力的影响。分析表明:不同尺寸双点蚀缺陷,可将ls作为交互影响的临界间距,超过此间距,双点蚀缺陷相互作用可以忽略;由于腐蚀坑形状系数n的不同,相比直径差距,双点蚀缺陷深度差距对缺陷管道失效压力的影响明显增加;在双点蚀缺陷交互作用区间0ldls,双点蚀缺陷管道失效压力随轴向间距呈对数函数变化。     

内腐蚀管道最小剩余壁厚有限元分析

针对内腐蚀管道缺陷处泄露失效问题,建立三维管道有限元模型预测管道的失效压力,并求解最小剩余壁厚,探究管道壁厚、管道内压、缺陷尺寸对最小剩余壁厚的影响。研究结果表明:缺陷深度和长度是主要影响失效压力的因素,宽度影响较小,可忽略宽度方向尺寸的变化;有限元计算的最小剩余壁厚结果与实验结果吻合较好,结果可以满足工程实际应用。     

非线性有限元法用于腐蚀管道失效压力预测

采用非线性有限元法建立了含缺陷管道爆破失效的数值模型,以此预测腐蚀缺陷管道的失效压力。分析了模型中的单元划分、材料模式、非线性求解方法、失效判据等技术要点,对不同管材、规格以及缺陷尺寸的全尺寸管道爆破试验结果进行了分析和计算,验证了所建模型的准确性。基于有限元计算结果,同时考虑缺陷长度、深度、宽度等因素的影响,拟合出含缺陷管道的失效压力预测公式,与其他方法以及试验结果相比,该公式计算误差较小。     

硫化氢环境下老旧管道失效概率评价方法研究

老旧管道在服役过程中存在着失效风险,而影响老旧管道失效的因素有很多,在众多影响因素中硫化氢对管道产生的腐蚀损伤较严重。为解决受腐蚀损伤的老旧管道安全评估问题,文章建立了一种在硫化氢环境下老旧管道失效概率评价方法。以在硫化氢环境中使用了约20年的老旧集气管道为研究对象,采用蒙特卡洛法模拟管道服役过程中的动态压力和腐蚀损伤引起的剩余强度的变化,计算了单一腐蚀因素引起管道失效的概率,并通过正态分布概率给出管道使用的安全范围。研究结果表明：投运20年以上的含硫老旧管道在氢致开裂实验与应力腐蚀开裂实验中,均未发生开裂。根据模型计算得出,老旧管道依旧可以安全服役,但服役6年后失效概率超过0.5,需要进行整修工作,服役27年后,管道内腐蚀严重,剩余强度降到3.82 MPa,需要更换管道。通过模拟得到了失效概率与腐蚀缺陷和服役时间的关系,为老旧集气管道再服役提供理论依据和参考价值。     

含腐蚀缺陷燃气管道极限载荷的有限元分析

利用有限元弹塑性分析方法,对含腐蚀缺陷的燃气管道进行了非线性分析,研究了腐蚀缺陷的长度、宽度和深度对燃气管道极限载荷的影响.并和含腐蚀缺陷管道的全尺寸爆破试验结果以及美国机械工程师学会标准ASME B31G计算的结果进行对比,证明采用有限元方法分析腐蚀缺陷管道的可行性.     

含腐蚀缺陷海底管道安全评价方法比较

海底管道在服役运行过程中,由于输送介质中含有的腐蚀性物质以及周围海水、海泥等环境介质的作用,很可能会发生管内和管外腐蚀,海管壁厚会均匀减薄或形成腐蚀坑、洞等局部腐蚀缺陷。海管强度会因腐蚀缺陷而降低,操作不当时还会引发海管破损和泄漏。安全评价又称适用性评价,是对含缺陷结构是否适合于继续服役使用而进行的定量工程评价。研究比较了海底管道腐蚀缺陷安全评价常用标准和方法的特点、异同及适用条件,并以某海底管道内表面局部腐蚀缺陷为案例,给出了依据ASME B31G-2012《Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines》和API 579-2016《Fitness-for-Service》进行腐蚀缺陷安全评价的详细步骤和方法。     

油气混输管道的内壁腐蚀

较之单相输送管道，油气温输管道的内壁腐蚀要严重得多。其内壁腐蚀主要是CO2腐蚀和H2S腐蚀。混输管道的腐蚀与流型有关，以段塞流和分层流流型下的腐蚀最具代表性。通常认为，当系统中CO2分压超过20kPa时，该烃类流体是具有腐蚀性的，且CO2腐蚀速度与CO2分压的0．67次幕成正比；当合H2S的天然气输送系统的总压大于0．448MPa、H2S分压高于0．34kPa、介质pH值＜6时，将会发生硫化物应力腐蚀开裂。在油田油气集输系统中，允许的CO2浓度可通过腐蚀诺漠图及计算确定；多相流管道管径的确定亦应当考虑腐蚀问题。     

炼油设备局部腐蚀特征及合乎使用评估方法

在对炼油厂设备腐蚀情况进行调查的基础上,分析了炼油设备的腐蚀特征。考虑局部腐蚀缺陷的安全等级,基于风险的剩余寿命预测模型建立了腐蚀缺陷合乎使用的可靠性工程评估方法,并对某炼油厂设备的局部腐蚀和点腐蚀缺陷进行了安全评估,其结果可为含腐蚀缺陷炼油设备的长周期安全运行提供科学的理论依据。     

炼油设备局部腐蚀特征及合乎使用评估方法（续）

在对炼油厂设备腐蚀情况进行调查的基础上,分析了炼油设备的腐蚀特征。考虑局部腐蚀缺陷的安全等级,基于风险的剩余寿命预测模型建立了腐蚀缺陷合乎使用的可靠性工程评估方法,并对某炼油厂设备的局部腐蚀和点腐蚀缺陷进行了安全评估,其结果可为含腐蚀缺陷炼油设备的长周期安全运行提供科学的理论依据。     

海底管道腐蚀模型对比研究

文章研究了不同腐蚀模型对海底腐蚀管道可靠性计算结果的影响。基于最大腐蚀深度建立了腐蚀管道失效的极限状态方程,将幂函数腐蚀模型和指数函数腐蚀模型引入到腐蚀管道的可靠性研究中,并与线性腐蚀模型进行对比研究,得到腐蚀模型对腐蚀管道可靠性计算的影响曲线。根据对比腐蚀模型的优缺点和可靠性计算结果,推荐幂函数模型用于腐蚀管道可靠性计算。     

基于Tresca屈服准则的均匀腐蚀管道剩余强度计算

目前关于腐蚀管道剩余强度的计算方法很少考虑处于复杂应力状态的情况,由于油气管道受力复杂、结构高韧性,所以必须充分考虑管道的弹塑性行为进行弹塑性断裂力学分析。在总结常用计算方法的基础上,根据弹塑性断裂力学中的Tresca屈服准则,讨论了在内压及轴向力共同作用下的均匀腐蚀管道剩余强度计算问题,给出了在给定缺陷尺寸下的缺陷可接受性和该缺陷下的最大允许工作压力以及腐蚀管道剩余强度的计算公式。     

腐蚀管道剩余强度评价方法的对比研

综述了ASME B31G-1984、ASME B31G-1991、DNV RP-F101以及PCORRC等4种腐蚀管道剩余强度的评价方法，从安全准则、适用缺陷类型、适用管材强度等级等几个方面进行了分析、比较。基于全尺寸爆破试验结果验证，指出修改后的ASME B31G的保守性有所降低，但仍然存在较大的安全裕量。PCORRC和DNV采用了基于爆破强度的安全准则，因此更适应中、高强度等级管道的缺陷评定。计算并分析了流变应力的选取、腐蚀面积的简化计算、Folias鼓胀因子等因素对腐蚀管道剩余强度评价结果的影响程度。旨在便于评定人员选取合适的评价方法，进而提升管道安全运营管理水平。     

现役油气管道安全性评价研究现状

油气管道在运行过程中,难免受到初始安装不当、地质环境变化、油气中有害介质、海水冲蚀以及渔业捕捞等的影响,从而造成各种损伤和缺陷。正确评价各种损伤和缺陷对管道强度、寿命以及安全性的影响,对于保障油气管道的安全运行,避免经济损失和对生态环境的破坏,具有非常重要的现实意义。文章列举了国内外油气管道由安全隐患造成的事故及其后果,分析了影响现役油气管道安全性的主要因素,综述了国内外对现役损伤管道强度和寿命的评价准则、止裂判据以及地质灾害对油气管道安全性影响的研究成果。     

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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。