油气管道裂纹评价方法

油气管道裂纹评价的理论基础是断裂力学。在线弹性断裂力学中,应力强度因子(SIF)是判断油气管道裂纹是否将进入失稳扩展状态的重要指标。油气管道为金属材料,发生严格线弹性断裂的可能性不大,但只要塑性区尺寸远小于裂纹尺寸,经过适当修正,应用线弹性理论分析产生的误差可以接受。当塑性区尺寸与裂纹尺寸处于同一量级时,需要应用弹塑性理论,包括裂尖张开位移(COD)判据和J积分。可以采用应力强度因子、失效评价图及有限元方法评价油气管道裂纹的状态,有限元方法能够在一定程度上弥补其它2种方法在适用性方面存在的不足,但同时存在建模和计算效率较低,难以进行预防性评估的缺点。     

裂纹管道失效评定中的有限元方法

J积分的精确计算是含缺陷结构安全评定的基础。对管道上的表面裂纹采用线弹簧单元，建立了黎明纹管道J积分计算的有限元模型，给出了J积分的计算实例，其于J积分理论，利用这种有限元模型得到了裂纹管道的精确换效评定曲线，根据计算结果，讨论了影响失效评定曲线的各种因素。分析表明，裂纹尺寸和管材材料性能参数等都对失效评定曲线产生影响，用单一的失效评定曲线进行评定会出现精度较差的问题，因此，采用提出的有限单元方法对裂纹管道的失效进行精确评定具有重要意义。     

带环向表面裂纹海洋管道的断裂计算与可靠性评估

针对带环向表面裂纹海洋石油管道断裂可靠性问题,利用权函数方法,给出了计算裂纹前沿应力强度因子的积分表达式,进而导出了能满足工程精度要求的应力强度因子的实用计算公式。采用极限分析方法建立了带裂纹海洋石油管道断裂可靠性评估模型,给出了断裂失效概率和可靠度的计算公式。典型算例数值计算结果表明:应力强度因子随裂纹深度和长度的增大而增大,这与《应力强度因子手册》(科学出版社)的结果一致;当弯矩不变,裂纹深度和长度、管道壁厚和半径,及轴力为随机变量时,带裂纹海洋管道的可靠度随轴力均值的增大而减小。     

考虑强度匹配的高钢级管道环焊缝断裂评估方法

管道环焊缝的实际低强匹配是引发焊缝断裂失效的重要原因,在焊缝的适用性评估中,失效评估图方法无法准确考虑焊缝强度匹配的影响,准确纳入强度匹配成为拓宽失效评估图方法应用于高钢级管道环焊缝裂纹缺陷评估的关键。基于非线性有限元法,建立了高钢级管道环焊缝裂纹驱动力的数值仿真模型,采用等效应力应变关系方法构建了环焊缝裂纹的通用失效评估曲线,采用裂纹驱动力的有限元计算结果,结合BS 7910-2019《金属结构中缺陷可接受性评估方法指南》推荐方法,构建了系列不同载荷水平下的有限元评估点,探明了BS 7910-2019对于环焊缝裂纹缺陷的评估精度,查明了影响评估结果精度的关键原因。在此基础上,考虑裂纹深度、裂纹长度、焊缝强度匹配系数,提出了优化的管道环焊缝极限载荷计算模型以及改进的失效评估图方法,准确将焊缝强度匹配纳入到失效评估图方法中,进一步提高了高钢级管道环焊缝裂纹缺陷的评估精度,可为在役高钢级管道环焊缝裂纹的适用性评估提供参考。(图11,参24)     

成品油管道周边区域个人风险分析北大核心

为了对成品油管道周边区域个人风险水平进行量化计算,建立了成品油管道个人风险计算模型,并给出了计算流程。成品油管道个人风险计算模型设定了各类危害因素的管道基准失效频率,采用对基准失效频率修正的方法计算管道失效频率;根据管道泄漏孔尺寸,将管道泄漏类型分为微孔泄漏、中孔泄漏、管道破裂泄漏3类;对管道失效危害后果进行计算,主要包括泄漏速率、引燃概率、火灾热辐射、热辐射伤害。在管道失效频率和失效危害后果计算的基础上,计算得出管道周边区域个人风险,并明确其是否处于可接受水平。该模型计算个人风险需要依赖于管道失效数据库的事故统计,建议加强中国油气管道失效数据库建设。     

含内外壁缺陷油气管道的极限压力

管道缺陷是引起管道失效最常见的一种因素,而塑性极限压力是管道结构设计的重要参数,其与材料性能密切相关。对内外壁分别含有缺陷的管道的极限压力进行对比研究,采用有限元模拟的方法,针对管壁上的球面缺陷及沟槽型缺陷进行模拟,并对含缺陷管道的极限压力与完整管道的极限压力进行对比,指出缺陷分布在管道内壁或外壁对于管道的极限压力有着不同的影响。通过管道缺陷参数对极限压力的影响作用,进一步分析了缺陷分布位置不同引起极限压力差别的影响因素,结果表明:分布在内壁或外壁的沟槽型缺陷对管道极限压力有影响,且影响程度主要与缺陷的长度有关。     

基于应变的管道环焊缝失效评估图评价方法改进

当管道名义应力超过材料屈服强度时,基于应变的失效评估图是评价管道内裂纹缺陷的重要手段,焊缝强度匹配是影响管道环焊缝断裂行为的重要参数,而传统的基于应变失效评估图方法未考虑焊缝强度匹配的影响。基于此,采用数值模拟方法建立了管道环焊缝外表面局部环向裂纹驱动力有限元模型,并基于BS 7910-2019《金属结构裂纹验收评定方法指南》的参考应变计算方法,探索了裂纹深度、裂纹长度、焊缝强度匹配系数、管材屈服强度对基于应变失效评估图评价管道环焊缝裂纹缺陷精度的影响,提出了将焊缝强度匹配纳入基于应变的失效评估图的改进方法与计算模型。改进后的基于应变失效评估图方法大大提高了其适用范围与评价精度,可为工程中开展管道环焊缝的适用性评估提供参考。（图14,表1,参24）     

管道螺旋焊缝缺陷的初级失效评估

阐述了焊缝缺陷的评估原理和分级方法,参考英国标准BS 7910的1A级断裂评估准则,提出了螺旋焊缝缺陷失效的初级评价方法,并针对庆铁老线林源至新庙段管道的超声检测数据进行了应用性计算.对螺旋焊缝缺陷的断裂失效和塑性破坏失效的评估结果表明,部分缺陷在内压大于4.5 MPa下不安全.研究认为,在实现较高级评估之前,初级失效评价结果可以为螺旋焊缝的检测、完整性评价和缺陷修复等完整性决策提供参考和指导.     

高钢级管道环焊缝应变能力评价

为了评价高钢级管道环焊缝的应变能力,建立了基于材料损伤理论的管道环焊缝有限元模型。通过优化裂纹尖端网格尺寸,准确模拟了裂纹尖端的应力分布及撕裂过程。采用屈服强度和均匀延伸率表征高钢级管道的材料特性,计算并分析了管道环焊缝的裂纹驱动力曲线,建立了裂纹扩展失稳准则和材料断裂韧性准则两种失效判据,研究了管道材料性能、裂纹长度及内压对裂纹驱动力的影响,定量分析了这些影响因素与管道应变能力之间的关系。结果表明:较之内压,裂纹长度对管道应变能力影响较大,材料均匀延伸率较屈服强度对管道的应变能力影响更大。针对基于应变设计的管道,建议对环焊缝提出均匀延伸率等塑性容量指标的要求,从而更好地为基于应变的高钢级管道的设计和评价提供技术依据。     

管道裂纹的随机有限元可靠性研究

根据管道的穿透性裂纹与非穿透性裂纹起裂准则,考虑管道的材料参数,几何参数以及温度载荷参数,建立了管道的二次三阶矩几何非线性随机有限元方程,对其表面裂纹这一随机机械损伤进行了可靠度计算,并与Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ有限元方法进行了比较。     

全面发展我国的管道工业

我国管道工业的发展，有着美好的前景，也面临着严峻的挑战。东部油区进入低产阶段，为了“稳定东部”，对东部管道需要进一步改造，即加强管道内检测，维护或更换防腐层，进行管道优化运行的研究，灵活运用现有管网完成进口源油的输送。随着成品油需求的增长，发展成品油管道是最佳选择。建设成品管道的关键技术包括：减少混油段的长度；混油界面的检测；混油段的处理及快速切换装置内容。天然气的开发和城市煤气化的兴起，输气和这     

山区地段长输管道线路设计要点

以兰成渝管道建设为例，介绍了山区地段管道选定线设计中的各种敷设方式。针对山区地段的特殊地形，地貌，提出了管道变壁厚设计，防腐层的选用，管道上下涵敷设方式，转角处理方式以及水工保护工程的实施步骤等要点，并特别强调了山区地段管道水工保护的重要性。     

轮库输油管道通球试压

根据轮库输油管道建设的特殊施工条件,介绍了这条管道通球扫线及试压的方法和过程,对试压爆管的原因进行了分析,指出钢管的制造质量必须进一步提高,直焊缝的冲击韧性有待加强。同时认为,这次通球试压、抢修施工的组织工作比较完善,为使管道在预定日期投产起到了重要作用。     

关于中国智慧管道发展的认识与思考

智慧管道是覆盖油气长输管道全生命周期的综合管理系统,是SCADA系统、电子管道、数字管道、智能管道在物联网、云计算、人工智能时代的延续和发展。剖析了油气管道行业智慧管道的内涵与外延,梳理了智慧管道技术发展的历史脉络,揭示了数字孪生体技术的实质与应用现状,在此基础上,建议中国智慧管道建设宜坚持需求驱动、问题导向、突出重点、体现特色、开放融合、数据共享、滚动发展、持续改进的原则,以期为中国智慧管道的健康持续发展提供参考。     

沧临管道大浪淀跨越段管壁皱折原因分析

按结构分析方法建立了斜拉钢索支承跨越段力学模型,提出了钢索非线性结构性能的线性化处理方法及数值实施方案。在此基础上,编制了大浪淀跨越段整体结构分析程序,对不同输送工艺对应的载荷条件下跨越管道的拉移及应力进行了分析,并根据计算结果按相应设计规范进行了结构安全性校核评估。结果表明,该处管壁局部皱折的出现与工艺条件变化,温度变化,输量减少后内压变化以及固定墩可能产生的轴向位移等因素有关。     

陕京输气管道焊接缺陷及其解决方法

焊接作为管道施工中的一个重要工序,其质量的好坏直接影响管道的寿命和输送油气的安全,从现场施工情况分析,焊接的内部缺陷主要有未焊透、未熔合,夹渣和气孔等几种,为消除焊接缺陷,提高焊接质量,按照有关焊接理论并结合现场的实际施工情况,对以上四种内部缺陷产生的原因及其影响因素进行了分析,并提出了一些解决。这些方法在工程施工中,对问题的解决起到了积极作用,也收到了良好的效果。同时,在此基础上为今后的管道焊接     

山区浆体管道跨越设计

在尖山铁矿－－太原钢铁公司矿浆管道设计中,针对山区的特殊地理环境,提出了采取开凿隧洞使管道穿山通过的方法,而被汾河或深谷隔离的隧洞出口之间采用水中不设墩的悬索、悬缆结构方案,将管道连通。结合各隧洞口的实际情况,对各种跨越常采用的标准式争分夺秒了简化改进,使其更有利于山高壁陆的自然特征和地形状态变化复杂的客观环境。     

大落差对西部成品油管道投产的影响

针对西部成品油和原油管道具有的山区典型长距离大落差的特点,分析了其投产过程中大落差对管道充水阶段、设备和柴油顶水混油的影响和管道存气的可能性和危害。提出了一些在投产中由大落差导致的可能出现的问题,介绍了相关的一些量的计算方法,给出了解决方法和建议。     

西气东输工程隧道内管道施工新方法

目前我国正在建设的西气东输管道工程需要建设16条陆上隧道，确保隧道内管道施工的工程质量和及时完工是工程的关键。论述了西气东输管道工程在岩石和黄土隧道内施工中使用的最新方法，介绍了隧道内安装1016mm口径输气管道使用的自动焊接和自动起声检测技术，以及焊接辅助装置滚管机和锚固系统的设计和应用，施工经验可为同类型管道的施工提供参考。     

惠宁输油管道黄河穿越石笼稳管施工

穿越大中型河流是长输油气管道建设中经常遇到的课题,也是长输管道工程修建中的关键所在,且具有难度大,技术复杂等特点。通过惠宁(惠安堡—中宁)输油管道穿越黄河段的石笼稳管施工情况,较全面地介绍了石笼稳管的方案设计和施工方法,尤其对施工中的重要环节,如水上门桥定位及稳定、抛石笼方法及投放程序等做了详细叙述,并对石笼稳管方法做了简要评价。