考虑随机变量相关性的腐蚀管道失效概率

针对腐蚀管道可靠性分析中随机变量独立性假设的缺点,提出了考虑随机变量相关性的腐蚀管道可靠性分析方法,建立了腐蚀管道腐蚀穿孔、局部爆破、整体断裂及其综合失效概率模型。基于JC法和正交变换法,运用多维正态分布函数,给出了随机变量相关下的腐蚀管道多模失效概率计算方法。对管道可靠性分析中的相关性进行了分析,结合实例研究了管径与壁厚、缺陷深度与长度、径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率、屈服强度与拉伸强度4组随机变量相关性对腐蚀管道失效概率的影响。结果表明,随机变量相关性对管道腐蚀穿孔失效概率没有影响,管道局部爆破、整体断裂及综合失效概率随缺陷深度与长度相关系数和径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率相关系数的增大而增大,随管径与壁厚相关系数的增大而减小。屈服强度与拉伸强度相关系数越大,局部爆破和整体断裂失效概率越大,综合失效概率不变,并且变量相关性对腐蚀管道失效概率的影响随着腐蚀增长而逐渐减弱。腐蚀管道失效概率对径向腐蚀速率与轴向腐蚀速率的相关系数最为敏感,对屈服强度与拉伸强度相关系数的敏感性最低。     

腐蚀作用下城市埋地燃气管道的失效概率分析

失效概率确定是管道定量风险评价的核心内容。为此,针对城市燃气输配管道特点,通过建立管道失效概率模型,利用可靠性理论得出了腐蚀作用下城市埋地燃气管道失效概率随服役年限的变化情况,并对影响管道失效概率的随机参数进行了分析。结果表明:在管道投入运行初期,腐蚀对管道失效概率的影响较小,其余参数的相对影响随工作压力大小而变化,当工作压力小于2.5 MPa时,竖直荷载是影响城市埋地燃气管道失效概率的最主要因素;随着工作压力的增加,竖直荷载影响失效概率的重要性逐渐下降,材料屈服强度、管道壁厚的重要性逐渐增加,而工作压力的重要性显著增加;当工作压力达到4.0 MPa时,对管道失效概率影响较大的因素为材料屈服强度、工作压力、竖直荷载和管道壁厚等;随着管道服役年限的增加,腐蚀对失效概率的影响增大并逐渐占据主导地位,在管道运行后期,影响管道失效概率的主要参数是腐蚀指数、腐蚀乘子和工作压力。     

输油站场工艺管道腐蚀失效行为分析研究

为了分析某输油站场管道静置段腐蚀穿孔原因,明确腐蚀类型及腐蚀机理,采用理化检验和电化学分析等手段对失效管段进行研究。结果表明:管材本身的各项指标满足规范要求,失效主要原因是静置段出现了油水分层现象,水中含有大量的腐蚀性介质,导致管道4点至8点钟方向形成电化学腐蚀,腐蚀类型以CO2和H2S共存环境下的酸性腐蚀为主,腐蚀机理为水解催化作用和氧浓差腐蚀原电池;此外,腐蚀产物膜在一定程度上对腐蚀过程起到自加速的作用。该研究结果可为今后的管道防腐和延长管道使用寿命提供理论依据。     

柴达木盆地盐渍土环境管道防腐层质量及腐蚀分析

为明确柴达木盆地盐渍土环境土壤腐蚀性,做好管道防腐的第一道防线,对柴达木盆地盐渍土环境管道防腐层质量与管道腐蚀情况进行了分析。结果表明,盆地内青海油田的大量油气水集输管道周边土壤含盐量在0.044%～45.8%(质量分数)之间,根据土壤腐蚀性检测评价结果,盆地内盐渍土土壤腐蚀性等级在2级"较弱"至3级"中等"之间,土壤腐蚀性整体不高。目前青海油田集输管道外防腐层主要是3PE、熔结环氧粉末和EP重防腐漆,施工损伤、磨损和补口质量差是防腐层损伤主要原因。通过现场开挖验证发现,湿度和氯离子含量、含盐量是影响管道腐蚀的重要因素,在干燥环境中,无论土壤含盐量、氯离子含量等其他因素强弱,管道腐蚀均不严重;在湿润环境中,土壤氯离子含量、含盐量对腐蚀有较大影响,当其含量较低时腐蚀较严重,呈现点蚀特征,当土壤氯离子含量、含盐量较高时,腐蚀轻微。     

正交实验法在管道腐蚀因素分析中的应用

我国城市的燃气管网已逐渐进入事故多发期,土壤的外腐蚀、燃气对管道的内腐蚀及其他影响因素造成的管道损坏,都将导致恶性事故的发生。本文以正交实验法对早期低压燃气管道的腐蚀数据进行了分析,得出了影响管道腐蚀的主次因素和管道在不同因素下的平均腐蚀速率。     

埋地管道土壤腐蚀后评价的逻辑结构模型

土壤腐蚀是导致埋地管道失效的主要诱因之一,因而为确保管道安全运营,需要对管道的土壤腐蚀状况进行评估。为了避免传统评价方法对人为影响因素的过分依赖,根据结构方程理论,分析了管道土壤腐蚀的主要形式及其外腐蚀影响因素间的相关关系,建立了管道土壤腐蚀后评价的逻辑结构模型;采用偏最小二乘拟线性回归方法对管道的腐蚀壁厚进行了预测,并在腐蚀数据样本空间中评估了土壤腐蚀逻辑结构模型的可靠性。算例分析的结果表明：该埋地管道土壤腐蚀中,土壤含水量的贡献最大;算例中偏最小二乘拟线性回归分析的复测定系数为0.554 6,预测的平均相对误差为14.537 1%。结论认为：结构模型充分考虑了各腐蚀因素间的关联性,使得腐蚀后评价更接近于客观实际;偏最小二乘拟线性回归方法实现了各因素对土壤腐蚀性的解释能力;随着腐蚀检测数据样本量的增加,计算精度还会不断提高。     

K气田集输管道焊缝腐蚀失效研究

K气田天然气中主要腐蚀介质为CO2和气田水中的氯离子。采用碳钢管道进行气田内部集输,使用1年左右碳钢管道发生了严重腐蚀。通过腐蚀调查和对典型管道腐蚀样品剖析检查,对腐蚀产物进行检测分析,采用了电化学测量方法测量在腐蚀环境中焊缝不同区域金属的腐蚀电位。分析结果表明：在发生腐蚀的阶段没有发现地层水参与腐蚀的证据,CO2是导致气田内部集输碳钢管道腐蚀失效的主要腐蚀介质;由于化学成分和微观结构的差异,焊逢与钢管母材金属在湿流体介质中形成了电位差,导致气田碳钢管道焊接区域发生严重腐蚀。焊接材料和焊接工艺对碳钢管道的CO2腐蚀有重要影响,对于含腐蚀性流体的气田,在进行内部集输工程建设设计和施工时,应开展焊接焊头抗腐蚀性评价试验研究。     

喇嘛甸油田埋地管道腐蚀机理及防治对策

通过电镜、X射线衍射分析,以及室内模拟实验技术手段,对喇嘛甸油田埋地管道腐蚀机理进行了分析研究,初步确定了内外腐蚀的主要因素。金属管道内腐蚀主要是三种细菌作用下的电化学腐蚀,占比75%。由于内防腐涂层失效,导致细菌进入形成菌瘤,加快了管道腐蚀,最终导致管道穿孔。外腐蚀的主要原因是喇嘛甸油田土壤电阻率低,土壤腐蚀性强,由于施工、外力破坏、外补口等质量因素,造成外防腐层破损,导致管体土壤中形成电化学腐蚀。为此提出,应加强管道完整性管理,建立全过程质量控制体系,开展管道质量检测和双高管道识别评价,建立埋地管网管理平台;在内腐蚀控制上推广应用新型涂料及内补口配套技术,在外腐蚀控制上推广应用站场区域阴极保护技术。上述措施的应用可以有效控制埋地管道失效率,提高埋地管道运行维护水平。     

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。     

油气田开采中管道微生物腐蚀防护技术研究现状与趋势

腐蚀是油气田管道设施运行中的关键共性科技问题。在油气田环境中,微生物腐蚀是油气田主要的腐蚀类型之一,也是油气田开采过程中的腐蚀控制难题。综述了目前油气田微生物腐蚀的研究认识现状、研究进展和当前的主要防腐蚀方法和控制技术,分别介绍了腐蚀微生物群落、微生物腐蚀机理、腐蚀微生物检测和管道微生物腐蚀控制措施等,并针对油气田微生物腐蚀研究和防护控制提出了相关建议。      

大型河流穿越输气管道的内修复技术探讨

随着天然气管道工业的迅速发展,在焊接缺陷、材质缺陷、第三者因素等引起的管道失效中,因腐 蚀引起的管道失效占很大因素。因此,如何对埋地腐蚀管道或特殊地段(如大开挖)管道进行维修,是管 道工程界十分关注的课题。通过对腐蚀管道非开挖的三种修复施工技术进行比较,并选择输气管理处的二 龙口长江穿越Ⅱ-Ⅱ断面输气管道进行室内模拟试验,为该段穿越管线进行内修复进行了技术探讨。     

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天然气长输管道外防腐设计的成败，直接关系到长输管道的运行寿命，这是天然气管输至关重要的问题。陕京天然气输气管线设计中，结合管线的具体情况和所进行的全面技术、经济对比，选用了三层ＰＥ外防腐层。三层ＰＥ具有良好的机械性能、绝缘性能、耐阴极剥离性能、耐化学腐蚀性能以及低的水汽渗透率；并具有与钢管的高粘结力和易于补口等明显优点，可确保其寿命超过３０年。为减缓土壤对外防腐层破损点的腐蚀，全线设置有９座阴极保护站，在不使用牺牲阳极的情况下，阴极保护站站间距可达１００ｋｍ以上。全线主要监控点的阴极保护参数通过ＳＣＡＤＡ系统送至北京调控中心，调控中心可随时掌握全线阴极保护状况，并采取了全线阴极保护站工作状态同步变化，断电状态测试保护电位，以断电状态的管地电位值衡量是否达到阴极保护电位标准。在全线阴极保护站同时断电３ｓ时间内，其最大保护电位为－１１５Ｖ，最小保护电位为－０８５Ｖ。     

基于层次分析法的输气管道综合腐蚀行为研究

为研究长输天然气管道沿线综合腐蚀情况,以西气东输天然气管道沿线穿越不同土壤环境为实例,利用层次分析方法探讨沿线土壤对管道的腐蚀情况,运用数学建模理论进行层次分析建模,分析了沿线不同土壤环境对输气管道的腐蚀影响。研究结果表明:腐蚀程度大小排序依次为酸性土壤环境、碱性土壤环境、中性土壤环境,腐蚀行为影响因素权重大小排序依次为含水率、氯离子、交流电、硫酸盐还原菌作用;现场腐蚀表现为管道外腐蚀,腐蚀的发生需要多重因素的共同促进,且真实土壤环境下的腐蚀情况更为复杂。     

某集气管线穿孔失效原因分析

目的确定四川某集气管线腐蚀穿孔的原因。 方法采用直读光谱仪、金相显微镜、X-射线衍射仪和扫描电镜及EDS能谱对失效样品进行检测,并对腐蚀环境进行了分析。结果①管体内壁存在大量腐蚀凹坑,管体金相组织为铁素体+珠光体,焊缝组织为针状铁素体,管基体的冶金质量、化学成分和力学性能符合标准;②腐蚀产物为FeS和少量FeCO₃;③气田水中存在硫酸盐还原菌(SRB)。 结论管线穿孔是SRB、H₂S、CO₂等因素共同作用的结果。      

基于模糊物元理论评价油气管道沿线土壤腐蚀性

土壤腐蚀性常规评价方法由于其分级界线都是确定的，往往会漏失一些有用信息，有时甚至会导致错误的结论。为此，基于模糊物元理论提出了评价油气管道沿线土壤腐蚀性的方法。该方法结合贴近度的概念，既考虑了土壤腐蚀因素本身的模糊性，又考虑了各因素间的不相容性，据此可对油气管道沿线土壤腐蚀性进行综合评价。同时，该方法还可以确定土壤腐蚀影响因素的权重，从而促使在防腐设计和采取防护措施时能充分、重点考虑这些权重较大的土壤腐蚀影响因素。采用该方法对四川输气北干线沿线土壤腐蚀性进行了评价，所得结果与实际情况完全吻合。     

同步优化失效概率与建设成本的天然气管网布局流程

目前,天然气长输管网布局优化基本上都是首先以最短路径或最低建设成本为优化目标,然后在已确定的优化布局基础上进行失效概率分析,而在管网运行期间由各种失效导致的风险损失却变得越来越不容忽视,因而在管网布局规划阶段就应该考虑失效造成的风险损失。为了在布局规划阶段实现失效概率和建设成本的同步优化,提出了一种新的布局优化流程:①基于已建管网或相似管网的失效概率和土壤成分数据进行Back-Propagation Network(BP)神经网络预测模型的训练和验证;②基于待优化管网初始敷设路径对应的土壤成分数据预测其失效概率,并与待优化管网的建设成本同时归一化处理;③将归一化后的失效概率与建设成本的乘积定义为得分;④利用最小生成树算法得出所需的最优布局。案例分析结果表明:①路径最短的优化布局通常仅能保证建设成本为最低,难以同时实现失效概率和建设成本同步最小;②得分最小的优化布局能实现失效概率最小,同时其建设成本最接近最小建设成本,以此实现失效概率和建设成本的同步优化;③管网的优化布局方案不应简单只考虑单一因素,应根据失效概率和建设成本的权重关系确定最优的布局方案,以实现经济效益最大化。结论认为,该研究成果可同步优化失效概率和建设成本,具有较大的推广应用价值。     

基于极限状态方程的管道腐蚀失效概率模型的建立

针对天然气管道存在的腐蚀问题,可通过腐蚀失效分析方法对天然气管道进行风险评价。依据结构可靠性分析理论,提出了一种通过腐蚀失效概率模型来描述管道腐蚀失效的方法。基于极限状态方程,建立了管道腐蚀失效概率模型。通过计算管道3种代表性的减薄状态,并将3个失效概率加权相加得到总的失效概率。最后通过实际算例证明了该模型的适用性。该模型为埋地管道失效概率的计算提供了一个可行的方法。     

川渝页岩气集气管线失效原因分析

川渝某页岩气平台集气管线投产后短时间内发生穿孔失效,为找出集气管线腐蚀失效的原因,分析了失效管段所处的腐蚀环境,结合材料理化性能和腐蚀产物形貌成分测试结果,认为输送介质中的CO₂和返排液中高含量的硫酸盐还原菌(SRB)是造成管道腐蚀穿孔的重要原因,两者同时参与了腐蚀反应,形成主要由代表性腐蚀产物FeCO₃、FeS构成的产物层。在CO₂和SRB代谢的共同作用下,集气管线快速腐蚀穿孔。     

塔里木盆地新和地区低幅度构造油气微生物特征及有利目标区预测

对塔里木盆地新和地区油气微生物异常特征进行了研究,为该地区油气预测和油气微生物勘探技术的推广和应用提供依据。主要采用平板培养计数法、16SrRNA基因克隆文库法与高通量测序法对土壤样品中的油气微生物进行定量检测,利用这些方法研究了新和地区油气微生物种群构成及数量异常情况,构建出研究区油气区的油气微生物异常模式。以此为依据,对新和及三道桥地区低幅度圈闭线索区域的油气微生物进行检测,根据油气微生物异常特征预测油气有利区。最终识别出5个微生物异常区,并结合构造圈闭认识结果及油气微生物数量异常,优选出5个潜在的有利勘探目标区。