气液两相流管道内腐蚀失效概率计算方法

气液两相流管道广泛存在于油气开采和集输过程中,确保其安全可靠运行具有重要的理论和工程意义。在所有失效类型中,内腐蚀缺陷是造成气液两相流管道结构失效的主要原因之一。将管道内腐蚀速率预测模型与结构可靠性评价方法相结合,对气液两相流管道进行内腐蚀失效概率计算:针对气液两相流的流动特征,采用流体相平衡模型、气液两相流模型及腐蚀速率预测模型,计算气液两相流管道在不同流型下的内腐蚀速率;基于ASME B31G-1991《腐蚀管道剩余强度评价方法》中推荐的腐蚀缺陷极限状态方程,考虑管道运行和制造中存在的不确定性,并结合腐蚀速率计算结果,采用蒙特卡洛方法计算管道发生小孔泄漏和爆裂的失效概率。将提出的内腐蚀失效概率计算方法应用于某气液两相流管道,结果表明当缺乏有效的内检测数据或实际管输工艺发生变化时,该方法能够有效预测失效概率,保障油气管道输送安全。     

腐蚀管道的失效概率和剩余寿命预测方法

以腐蚀管道失效压力和腐蚀速率分析为基础,建立了腐蚀管道可靠性极限状态函数和管道剩余寿命预测模型.采用改进的一次二阶矩法对腐蚀管道的可靠性指标和失效概率进行了分析和计算.结合工程实例,求解了某含腐蚀缺陷天然气管道不同服役年限的可靠性指标和失效概率,预测了该腐蚀管道的剩余寿命,计算和分析了工作压力、腐蚀速率、腐蚀深度和长度等参数对腐蚀管道可靠性的影响.     

考虑失效相关性的管道腐蚀故障树新算法

为了预测管道腐蚀失效的发生及合理控制管道腐蚀,对油气管道腐蚀危害因素进行分析,建立其失效故障树。考虑到基本事件失效概率的准确性对故障树计算重要性的影响,引入D-S证据理论和Atanassov直觉模糊基本理论,对基本事件模糊概率计算方法进行改进。为提高故障树最小割集及顶事件失效概率的计算精度,建立基于修正的哈马邱尔积算子的最小割集基本事件并联系统失效概率分析模型,提出利用考虑基本事件的属性和分类的排序组合方法,求解多基本事件组合失效概率。研究结果表明:该方法可大幅提高顶事件失效概率的计算精度,为油气管道腐蚀的有效防护提供理论依据。     

基于输送压力的腐蚀管道失效概率的预测

以腐蚀管道失效压力分析为基础,建立了腐蚀管道可靠性极限状态函数模型。以规则化的随机变量形式表示,采用改进的一次二阶矩法对腐蚀管道的失效概率进行了分析和计算。对一条输油管道进行了检测,并对其腐蚀缺陷数据、运行参数和管材性能参数进行了统计分析,运用提出的概率数学模型计算了管道全线的失效概率。与推荐的目标失效概率进行了比较,指出了对管道重点维修和监测的区段。     

腐蚀管道的安全评定

系统地阐述了在役管道的安全评定方法。根据管道不同形式的腐蚀缺陷，提出了爆破失效模拟的非线性有限元方法，建立了能反映缺陷深度、内压、缺陷处最大应力、管材性能参数等四关系的管道安全评定线图。考虑到影响管道安全诸多因素的复杂性和不确定性，提出了基于可靠性的评定理论与方法，即依据管道的腐蚀检测数据计算每公里管道的失效概率，可以全面反映管道沿线的安全状况，提出的腐蚀管道安全评定方法可大力提升管道安全运营管理的水平。     

《管道科学技术论文选集》文摘（十五）：腐蚀管道的安全评定

系统地阐述了在役管道的安全评定方法。根据管道不同形式的腐蚀缺陷，提出了爆破失效模拟的非线性有限元方法，建立了能反映缺陷深度、内压、缺陷处最大应力、管材性能参数等四者关系的管道安全评定线图。考虑到影响管道安全诸多因素的复杂性和不确定性，提出了基于可靠性的评定理论与方法，即依据管道的腐蚀检测数据计算每千米管道的失效概率，可以全面反映管道沿线的安全状况，提出的腐蚀管道安全评定方法可大力提升管道安全运营管理的水平。     

局部腐蚀油气管道失效压力的计算方法

针对管道局部腐蚀导致的失效事故越来越多,而国际上尚无适用于局部腐蚀油气管道失效压力分析评价方法的问题,验证了非线性有限元法评价局部腐蚀的可靠性,运用该方法分析了局部腐蚀半径及局部腐蚀深度对管道失效压力的影响。借鉴平板加强筋强化理论,以数值模拟数据为基础,建立了一种局部腐蚀油气管道失效压力计算方法,与B31G(修订版)、DNV-RP-F101以及新近开发的PCORRC为代表的评价规范计算结果的对比表明:拟合得到的局部腐蚀油气管道失效压力计算方法误差小,且误差分布均匀,可以满足局部腐蚀油气管道失效压力的预测要求。     

原油管道外腐蚀风险评价

介绍了应用解析法评估腐蚀管道失效风险的方法,根据ASME B 31 G和DNV等规范建立了腐蚀管道失效概率计算模型,结合国外管道事故统计结果,应用伯努利能量方程建立了后果评价模型,论述了建立风险可接受标准的方法.     

基于Monte Carlo方法的腐蚀管道可靠性分析

针对传统的腐蚀管道可靠性评估方法只注重确定性因素,而未考虑不确定因素影响的问题,基于可靠性分析方法的基本理论,建立了腐蚀管道失效的极限状态函数,采用Monte Carlo方法,综合考虑管道缺陷尺寸、材料特性、载荷等不确定性因素的影响,对腐蚀管道各随机参数进行了灵敏度分析,揭示了腐蚀深度和径向腐蚀速率是影响管道可靠性的两个关键因素。利用Matlab模拟油气管道的腐蚀发展过程,获得了腐蚀深度、径向腐蚀速率的不同数字特征值对管道可靠性的影响,并对其进行寿命预测,对管道的维护决策具有重要意义。     

成品油管道周边区域个人风险分析

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。(图3,表5,参20)     

基于贝叶斯网络的城市燃气管道安全失效概率

贝叶斯网络对不确定性问题具有强大的处理能力和自我学习更新能力,而贝叶斯网络软件的应用提高了基于贝叶斯网络风险预测的有效性。建立了基于贝叶斯网络的城市燃气管道失效概率分析模型,运用HUGIN和MSBNX软件工具,结合某市天然气管道案例,计算多态故障顶事件安全失效概率和各失效因素的结构重要度。运用BN的推理能力,对造成管道安全失效的自然破坏因素和腐蚀因素分别进行单因素和双因素修正。修正后的贝叶斯网络模型更加符合实际,对提高城市燃气管道安全失效定量分析的系统性、预见性和准确性具有更好的现实意义,也充分显示了贝叶斯网络在处理复杂系统风险分析中独特的优越性和适用性。     

基于风险的油气管道维修及抢险流程

根据降低管道风险要从降低管道失效概率和失效后果两方面入手的原则,制定了油气管道维修和抢险流程.分析了该流程中险情原因、险情类型和险情程度、维修或抢险措施、 后期工作等主要步骤.介绍了包括外部腐蚀、内部腐蚀等在内的八类险情原因、两类险情类型--隐患和事故.指出了油气管道维修和抢险的基本概念以及在应急准备中应当注意的事项.     

辽河油田集输管道剩余寿命预测

对于运行多年的油田老龄管道,为了及时掌握管道腐蚀现状并对管道运行状况进行科学评价,建立了一种埋地钢制管道腐蚀状况预测模型.基于辽河油田原油集输管道局部腐蚀坑检测数据,利用极值分布方法对辽河油田集输管道腐蚀剩余寿命预测进行研究.通过极值分布概率统计,给出了腐蚀管道最大腐蚀坑深度,并依据局部腐蚀发展经验公式,估测管道腐蚀后的剩余使用寿命.预测结果显示：曙五联-首站混油外输管道腐蚀剩余使用寿命为6.2年,曙四联-首站混油外输管道腐蚀剩余使用寿命为11.2年,曙一联-曙五联稀油管道腐蚀剩余使用寿命为4.1年.由于管道进入使用末期阶段,应采取必要措施对管道进行维修,建议各个管道再评价时间间隔应为此次预测时间间隔的1/2.（表2,图2,参14）     

管道破乳和防腐技术应用

在油田集输和原油处理过程中,联合使用破乳剂和缓蚀剂既可对原油进行化学处理,又可实现管道系统的防腐。介绍了濮城油田为了降低集输管道内腐蚀速度及原油处理成本,将大罐加药改为端点计量站加药的集输工艺。该工艺的实施使油井产出的液体来不及乳化就与药液相互作用,大大提高了破乳效果,同时管道的缓蚀率提高了60%以上。端点加药工艺简化了联合站流程,节约了处理设备及大量的能源,既实现了节能降耗又利于系统防腐,使整个集输系统的运行收到了明显的经济效益。     

基于概率的单点腐蚀管道极限内压分析

为了研究单点腐蚀海底管道的极限内压,评估管道的剩余强度,保证管道安全运行,基于前人的研究成果,提出了简化的无限长腐蚀管道极限内压计算公式,并验证了公式的准确性。同时,通过修正将简化的无限长腐蚀管道极限内压公式扩展应用到单点矩形腐蚀管道,并利用以往试验数据对扩展公式进行了验证。结合概率方法,在工程常用的95％保证率下对单点矩形腐蚀管道极限内压进行分析,提出上下边界值。结果表明：所提出的简化公式可以很好地对无限长腐蚀管道极限内压进行预测,同时扩展公式对试验结果的拟合较好,而基于概率得到的上下边界值可以作为单点腐蚀管道极限内压控制的阈值。研究成果具有重要的工程参考价值。（图5,表1,参18）     

油气管道危害辨识故障树分析方法研究

建立了油气管道失效故障树,研究了故障树定性和定量分析的方法。介绍了油气管道危害辨识涉及的相关概念和管道危害识别流程,简要说明了管道危害辨识所要收集的资料和管道分段原则。根据故障树分析原理,以“管道失效”为顶事件,“穿孔”和“破裂”为次顶事件建立了油气管道失效故障树,通过对故障树的定性分析,发现引起管道失效的主要原因有第三方破坏、腐蚀、管材缺陷、自然灾害等。在油气管道失效故障树定性分析的基础上,对油气管道失效故障树进行了定量分析。提出了用改进的专家判断法来确定管段失效基本事件概率,并将模糊概率概念引入其中。利用层次分析法来确定专家意见权重,并用此权重来修正专家意见。在确定管道失效概率时,考虑到最小割集中基本事件独立性和相关性,分别建立了油气管道失效的事件独立性概率模型与事件相关性概率模型,并建立了基本事件概率重要度系数的数学模型。     

基于漏磁内检测的管道补口失效识别与判定方法

管道补口一旦发生失效,腐蚀介质自破损处渗入,将会严重影响管道完整性。基于漏磁内检测原理和管道补口失效形式,提出了补口防腐失效的识别与判定流程:通过分析管道补口结构特点、失效形式、可能产生腐蚀缺陷的位置与形貌特征,明确管道补口失效导致外腐蚀特征及其与漏磁内检测信号特征之间的对应关系,从而识别可能已经失效的管道补口。通过对多条管道的开挖验证,得出采用漏磁内检测技术识别与判定补口失效准确率,并验证了该方法的准确性,为基于漏磁内检测的补口失效识别与判定技术的工业化应用奠定了基础。(图7,表1,参20)