工程结构蚀坑的腐蚀疲劳裂纹起始寿命预测

为了研究腐蚀疲劳裂纹在蚀坑处萌生位置差异的本质及预测腐蚀疲劳裂纹起始寿命,采用双参数模型描述点蚀坑形貌,并基于三维有限元模型分析不同点蚀坑形貌下的应力集中情况。基于此,分析了蚀坑深度、深径比及位置等参数对蚀坑不同位置应力集中的影响规律。依据腐蚀疲劳现象学观点,建立了三维双参数点蚀坑腐蚀疲劳裂纹萌生评估模型,分析不同蚀坑形貌下腐蚀疲劳裂纹萌生的临界值。研究表明:控制腐蚀疲劳裂纹萌生的条件主要为蚀坑深度和蚀坑形状;萌生于蚀坑处不同位置的腐蚀疲劳裂纹的临界值均可采用蚀坑临界深度值表示。所建模型的有效性和合理性得到了有效验证,为工程实际中遭受腐蚀疲劳损伤结构的腐蚀疲劳起始寿命预测提供了一种可行性方法。     

高压输电线路对埋地钢质管道的腐蚀影响

通过对忠武输气管道进行现场勘察,获取了高压输电线路对埋地钢质管道交流干扰情况的基本数据。对现场采集土壤进行理化分析,选取典型土壤介质进行室内模拟实验,研究了管道钢在典型土壤中的腐蚀行为和交流干扰对管道钢腐蚀行为的影响规律,得出了交流干扰环境下基于电流密度的阴极保护有效性判据并通过现场埋片和监测试验加以验证。基于理论计算模型和管道腐蚀风险交直流电流密度判据,设计编制了管道交流干扰评估软件,并用于忠武输气管道潜在交流干扰区域的腐蚀风险预测和评估。软件计算结果与现场实测结果基本吻合,证明了判据和软件的可靠性。     

极值理论应用于埋地管道土壤腐蚀坑深研究

选取胜利油田长输管道沿线典型土壤腐蚀区域为试验点,进行16Mn埋片试验,分别于不同时间后取回试样.通过失重法计算其平均腐蚀速率、平均腐蚀深度及用极值法预测最大腐蚀坑深.腐蚀数据对比结果表明,采用试样的平均腐蚀深度或平均腐蚀速率评价埋地管道局部腐蚀危害是不科学的,应利用统计的方法计算出最深腐蚀坑的深度,以此作为评价的基础.试验结果表明,2号站和101站地区的腐蚀危害较大,尤其是101站腐蚀上升趋势明显,而1号站腐蚀危害相对较轻.实例验证了极值统计方法能较好的应用于测试管道腐蚀,相关程度极高.     

压力容器内表面蚀坑-裂纹应力强度因子数值模拟

压力容器在服役过程中会产生多种结构损伤,其中最主要的缺陷为受到装载物质腐蚀而形成的点蚀坑,因蚀坑位置应力集中而生成裂纹,再由裂纹扩展造成容器破裂泄漏。应力强度因子作为表征裂纹的重要参数,在工程中被广泛运用于判别机械结构的安全性与可靠性。为此,参考双参数蚀坑-裂纹模型,利用ANSYS有限元软件探讨了存在蚀坑-裂纹的情况下裂纹名义应力强度因子的变化规律。结果表明:蚀坑-裂纹的存在促进了裂纹名义应力强度因子增大,但随着蚀坑-裂纹间距增大,促进效果呈递减趋势直至归于平稳;蚀坑参数、裂纹长深比对应力强度因子的影响作用存在着明显的区间效应。研究成果对蚀坑-裂纹压力容器的失效评估问题具有借鉴作用。     

含腐蚀缺陷管道剩余强度的有限元法分析

采用有限元数值计算方法分析了腐蚀坑交互作用对管道剩余强度的影响，结果表明，对于轴向排列的两上蚀坑，其交互作用随蚀坑间距增大而减小，当蚀坑间距小于最小蚀坑轴向长度的两倍时，管道腐蚀剩余强度评价时应考虑交互作用的影响，当蚀坑间距大于最小蚀坑轴向长度的两倍时，管道腐蚀剩余强度评价时只需考虑最严重的腐蚀坑，对于环向排列的两个蚀坑，当仅有内压载荷时，不发生交互作用，只需依据最严重的腐蚀坑计算管道腐蚀剩余强度。     

基于Niche GA的灰色模型预测天然气管道腐蚀速率

建立了管道腐蚀预测的基于小生境遗传算法灰色模型,将此预测模型应用于四川气田某输气管道的腐蚀速率和腐蚀深度的预测。预测结果表明,该模型的预测结果误差小,可以用于现场管道的腐蚀预测,是管道腐蚀预测的一种新方法。     

管输天然气含水量/水露点的计算方法

单纯依赖仪表监测管输天然气的水露点,无法直接获得天然气的含水量信息。基于SRK状态方程编制了天然气含水量/水露点的计算软件,将其应用于中亚输气管道投产初期气质含水量的计算,其结果与文献数据基本吻合,预测含水量的最大绝对偏差低于3mg/m3,预测水露点的最大绝对偏差低于0.5C。应用该计算软件确定了在投产初期双气源之一气质不达标的情况下,保证中亚输气管道进口气质达标的双气源合理掺混输量比范围为0.26～0.57。经现场应用验证,在此掺混输量比范围内输气,能够满足中亚输气管道气质运行安全,无液体析出。     

Frank-Wolfe算法在输气管道内腐蚀预测中的应用

组合预测是对用多种预测方法进行预测的结果加权。建立了基于最小二乘法原理的组合预测模型,提出了求解此组合预测模型的一种新的算法,即Frank-Wolfe算法,并将其应用于四川某输气管道内腐蚀速度预测的研究,应用结果表明,Frank-Wolfe方法较适用于求解组合预测问题的权重。     

用人工神经网络预测天然气管道内腐蚀速度

介绍了人工神经网络技术及其BP算法的网络模型.引入人工神经网络模型,对输气管道内腐蚀速度进行了预测,预测结果表明,人工神经网络预测的结果与管道内壁实际腐蚀速度接近,预测精度较高,尤其是在处理非线性数据方面,人工神经网络更优于目前普遍采用的逐步回归法.     

基于RS-ISOA-KELM的输气管道内腐蚀速率预测方法

【目的】地面输气管道易出现严重的内腐蚀问题,为保障管道服役安全,需准确预测管道内腐蚀速率。【方法】通过粗糙集（Rough Set, RS）理论筛选影响腐蚀的主控因素,将重构数据集作为输入、腐蚀速率作为输出,对核极限学习机（Kernel Based Extreme Learning Machine, KELM）模型进行训练,并利用改进的海鸥优化算法（Improved Seagull Optimization Algorithm, ISOA）对模型超参数进行优化,从而提出了一种基于RS-ISOA-KELM模型的输气管道内腐蚀速率预测方法,与其他组合模型的预测精度进行对比,并进行了长期预测效果及模型普适性分析。【结果】在Sphere、Schaffer、Rosenbrock、Rastrigin、Griewank 5个基准函数上对ISOA算法进行收敛性分析,发现其在求解精度和计算稳定性上具有较强优势;利用某气田区块的实际运行数据对该模型进行验证,结果表明温度、CO2分压、H2S分压、流速、Cl-含量、含水率、缓蚀剂残余浓度是影响内腐蚀的重要因素,其中H2S分压、流速、缓蚀剂残余浓度的权重最大;使...     

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）     

输油管道运行参数及检测数据的统计分析

统计了某输油管道运行压力和温度、腐蚀检测数据以及管材性能等数据,并进行了分析.对于管道运行温度和压力,推荐了概率分布;对于腐蚀缺陷的深度和长度,分别推荐了指数分布和对数正态分布.拟合腐蚀检测数据,得到了缺陷深度和长度的统计特征值.对管材性能参数推荐采用正态分布,这种分布在95%的置信度下可通过假设检验.认为该输油管道的统计分析结果可以作为输油管道安全评定的基础.     

基于改进GEV分布的腐蚀油气管道剩余寿命预测

为了预测在役油气管道腐蚀剩余寿命,基于广义极值(Generalized Extreme Value ,GEV)自适应优选分布研究,建立了基于改进GEV分布的腐蚀油气管道剩余寿命预测模型。首先,利用马尔科夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)方法估计GEV分布函数的参数并由此确定极值分布类型,若图形检验合理,则采用该分布预测其最大腐蚀深度;其次,基于管道的可靠度及安全性建立腐蚀裕量预测模型;最后,根据管道最大腐蚀深度、腐蚀裕量及管道使用年限等数据,建立三者关系指数模型,以此预测管道剩余寿命。以中国某油气管道为研究对象,利用新建模型对管道剩余寿命进行预测,结果表明:模型的预测精度较高且不受限于数据的具体分布,作为管道剩余寿命的预测模型通用性较好。     

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。     

基于风险分析的管道检测(RBI)与评价

目前,国内许多老管道普遍存在着老化、腐蚀、事故频发等问题,严重影响着输油（气）生产的安全,急需开展管道的检测评价工作。为避免以往检测的盲目性、无序性、投入大、准确性低等弊端,提出了建立在风险分析基础之上的管道检测（ＲＢＩ）与评价方法。比较分析了国内外管道无损检测技术的现状和最新进展,介绍了国内外管道检测标准的制订情况,提出了对检测结果进行评价的方法和目前的研究重点及发展趋势。     

高压直流接地极对埋地管道腐蚀的影响和管控思考

高压直流输电、油气长输管道建设促进了全国范围内的能源优化配置,但高压直流接地极放电对埋地管道的强直流干扰问题应该引起足够关注。为进一步加强相关风险管控,回顾中国高压直流输电网的发展历程,对高压直流接地极放电影响管道的典型特点进行分析,结合当前实际提出后续风险管控的发展方向。研究结果表明:邻近油气长输管道路由的高压直流输电线路和接地极对管道的影响具有干扰时间不确定、干扰机理复杂、干扰程度大及缓解困难的特点,是管道当前面临的突出安全风险。高压直流输电网调试或故障运行过程中,接地极单极放电会加速管道腐蚀。后续应从加强沟通协调和联合测试,深化腐蚀机理和规律研究,采取综合治理措施等方面提升检测、研究及治理水平,全方位保障国家能源通道的安全稳定。     

杂散电流对长输油气管道的危害及其检测

分析了杂散电流的特点及腐蚀原理,指出杂散电流是导致长输油气管道腐蚀泄漏的主要原因。介绍了杂散电流检测仪的基本操作及数据采集,研究了杂散电流干扰的检测方法。通过现场检验和后处理软件对采集的数据进行了分析,获得了管道周围杂散电流干扰数据。将检测数据与管道开挖数据进行了对照,结果验证了杂散电流的危害性和检验的有效性。     

轴向腐蚀缺陷宽度对管道极限内压荷载的影响

针对海底管道的中高强度钢腐蚀极限内压预测问题，采用有限元弹塑性分析方法，考虑材料非线性和几何非线性，建立非线性分析模型并与试验数据进行对比分析，验证了有限元模型的合理性和准确性。基于有限元计算结果分析得出腐蚀深度、腐蚀长度及腐蚀宽度对海底管道极限内压的影响，并回归得到了适用于轴向腐蚀管道极限荷载的计算公式。通过与腐蚀管道爆破试验数据和现有腐蚀管道计算方法的比较分析，验证了该方法能够得到较准确的结果，可为海底腐蚀管道在内压荷载作用下的评估提供一定的依据。     

管道内检测数据对齐方法与应用

随着内检测的不断推进,大部分管道已经开展了两轮及以上次数的内检测作业,获得了大量内检测数据。由于内检测受外部环境及检测误差的影响,多轮内检测数据在里程、缺陷识别与量化方面存在一定差异,难以实现多轮内检测数据的快速对齐,且人工对齐工作量巨大。为研究内检测数据的快速对齐方法,结合大量内检测数据,构建了内检测数据对齐算法模型,基于该模型实现了内检测数据的快速对齐,并通过不同单位、不同格式的内检测数据进行应用测试。测试结果表明:该方法可以实现管道阀门、三通等特征100%对齐,管节对齐比例达99%以上,弯头对齐比例达90%以上。基于该方法,可快速对内检测数据进行深度挖掘分析,预测管道本体缺陷发展趋势,为管道腐蚀控制及管道本体管理提供数据支撑,实现管道本体风险的预控,提高管道完整性管理水平。