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。     

相互影响双腐蚀缺陷管道的剩余强度

针对现有的腐蚀规范对相互影响双腐蚀缺陷管道剩余强度的评价结果过于保守的问题,利用非线性有限元分析方法,分析了含有相互影响双腐蚀缺陷管道的剩余强度,研究了双腐蚀环向间距、轴向间距对分别具有相同长度、深度的相互影响双腐蚀缺陷管道剩余强度的影响。研究结果表明:双腐蚀缺陷的环向间距对其相互作用影响不大,工程上可以忽略;当双腐蚀缺陷的轴向间距超过一定数值时,双腐蚀缺陷的相互作用消失;在一定的轴向间距范围内,双腐蚀缺陷相互作用随其轴向间距的变化呈对数关系变化。研究结果证实了采用基于塑性失效准则的三维非线性有限元法研究双轴向缺陷腐蚀管道的剩余强度问题是准确、可靠的。     

油气管道体积型腐蚀缺陷有限元分析

为了研究体积型腐蚀缺陷对油气管道剩余强度的影响,以含点蚀缺陷、轴向槽状腐蚀缺陷两种体积型缺陷的油气管道为研究对象,通过Solid Works建立几何模型,并导入ANSYS软件进行有限元分析。采用管道缺陷评价计算方法 RSTRENG 0.85d L对各模型的有限元分析结果进行评价,误差均在可接受范围内,验证了采用有限元方法分析腐蚀缺陷参数对管道剩余强度影响的可行性。进一步计算得到了管道失效压力随载荷及腐蚀缺陷各参数的变化规律,得出各参数对油气管道剩余强度的影响。结果表明:腐蚀缺陷深度对管道剩余强度影响最大,腐蚀缺陷轴向长度的影响次之,而腐蚀缺陷环向宽度的影响很小,可以忽略。     

基于深度学习的海底管道外腐蚀剩余强度评估

腐蚀是造成海底管道失效的重要原因之一,准确预测海底管道的腐蚀剩余强度是评估海底管道完整性及后续服役能力的关键。基于非线性有限元方法,建立含腐蚀缺陷海底管道剩余强度分析模型,预测管道的剩余强度,并探究了外腐蚀缺陷的深度、长度、宽度对剩余强度的影响。基于深度学习理论建立海底管道剩余强度预测模型,并以有限元分析获得的114组计算结果作为数据集训练深度学习模型,以深度学习模型预测含外腐蚀缺陷海底管道的剩余强度,将模型预测结果与有限元计算结果进行对比。结果表明:深度学习模型计算速度快、预测精度高,验证了基于深度学习的海底管道外腐蚀剩余强度评价方法的可行性与有效性。(图7,表1,参22)     

海底管道腐蚀与剩余寿命的灰色预测

腐蚀是引起海底管道破坏失效的重要原因之一,对海底管道腐蚀量进行测量和预测,是保证管道安全的重要组成部分。根据ASME B31G,推导了均匀腐蚀和局部腐蚀同时发生时海底管道的极限内压计算公式。将局部腐蚀简化为沿轴向分布的矩形缺陷,利用灰色模型分别预测管道内的均匀腐蚀和局部腐蚀,并根据预测结果计算出管道的极限内压和剩余寿命。鉴于局部腐蚀对管道强度的作用机理比较复杂,只分析了沿轴向分布的两个局部腐蚀对极限内压的影响,对于腐蚀宽度、环向分布以及多个腐蚀坑相互影响等更复杂的情况尚需开展深入研究。     

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.     

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。     

基于ANSYS的双点腐蚀缺陷管道剩余强度评价

为了定量评价管道腐蚀缺陷的严重程度,利用ANSYS有限元法对腐蚀管道的剩余强度进行研究,通过对管道腐蚀缺陷的模拟,分析腐蚀区的应力状态.基于含双椭圆凹坑缺陷的管道模型,探讨了腐蚀缺陷深度和缺陷间距对管道剩余强度的影响,定量确定了两者对管道局部应力的影响作用.结果表明:缺陷深度与局部应力成正比例关系,是影响管道局部应力的最主要因素,而缺陷间距对管道局部应力的影响较小.     

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。     

新一代超高清亚毫米级管道内检测技术的研发与应用

针对油气管道中普遍存在的环焊缝缺陷、类裂纹缺陷以及针孔小缺陷检测能力和识别率较低的难题,通过理论分析、建模仿真、设备研制、现场应用等环节,自主研发了新一代超高清管道漏磁内检测器.该检测器实现了探头通道间距0.6 mm、轴向采样间距1mm,满足海量数据存储和采集要求,信号数据采集量增加15倍,并将漏磁检测、变形检测及定位...     

输油管道腐蚀状况与剩余强度分析

针对发生了腐蚀爆管的某输油管段,测量其腐蚀爆裂区域面积、腐蚀坑尺寸以及分布情况,运用SEM和XRD方式分析了腐蚀产物的成分,并对管道腐蚀剩余强度进行计算。结果表明:该管道防腐层基本脱落,爆裂口处腐蚀减薄最为严重,最大腐蚀深度6.03mm,腐蚀坑呈不连续分布;腐蚀产物主要成分为Fe3O4,腐蚀产物层相对致密,且存在许多微裂纹,微裂纹最大宽度为8m;管道爆裂口处的腐蚀剩余强度最低,仅为2.07MPa。基于上述分析,基本掌握了该管道的整体腐蚀状况,可为制定安全运行方案提供参考依据。     

两裂纹相互作用对管道应力强度因子的影响

针对油气输送管道内表面两裂纹相互影响的情况,运用有限元方法,模拟分析了X80钢制管道内三维表面裂纹尺寸、裂纹间距对裂纹应力强度因子的影响规律。研究结果表明:两裂纹(分别为固定裂纹与可变裂纹)的间距越大,两裂纹相互作用越小,当间距达到或超过一定值时,对应力强度因子几乎不产生影响,仅需考虑主要裂纹对管道寿命的影响;可变裂纹的相对壁厚比越小或形状比越大,两裂纹相互作用越小,当相对壁厚比小于0.2或形状比大于0.8时,可以忽略其对应力强度因子的影响,且形状比对最大应力的影响远远小于壁厚比与裂纹间距对最大应力的影响。     

基于相关性与贝叶斯推断的管道腐蚀深度预测方法

管道腐蚀特征值检测样本容量在实际工程中难以达到大样本,导致管道腐蚀评定结果偏于冒进。为此,分析样本容量对推断结果的影响,基于贝叶斯理论及测量不确定性,提出小样本条件下管道腐蚀深度的贝叶斯推断法,进而考虑腐蚀深度与腐蚀长度之间的相关性,建立基于相关性与贝叶斯推断的腐蚀深度预测方法。利用管道腐蚀检测数据对不同缺陷长度下的腐蚀深度代表值进行了推断,验证了该方法的有效性。结果表明:新建立的方法能够更好地反映样本容量对推断结果的影响,预测结果更为保守且与工程经验判断结果一致,对工程应用更加安全有利。研究成果可为管道腐蚀深度的预测提供更准确的信息,同时为考虑随机变量相关性的其他腐蚀管道特征值的预测提供理论参考。(图1,表4,参25)     

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。     

累积法预测在役管道腐蚀极限厚度计算方法

为了方便、准确地确定腐蚀缺陷对在役管道剩余强度和承压能力的影响,基于含缺陷管道的弹性极限准则,应用ANSYS有限元软件分别对两种缺陷模型进行模拟分析,得到了不同缺陷尺寸条件下腐蚀区域的Mises应力.利用有限元分析结果,同时考虑腐蚀缺陷长度、宽度及深度等几何尺寸因素的影响,采用累积法确定在役腐蚀管道的Mises应力与腐...     

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。     

含点蚀缺陷输油管道修复前后的抗震性能

针对输油管道工程中常见的架空管道因存在局部腐蚀,而在地震作用下极易破坏的问题,采用ADINA有限元软件,建立含腐蚀缺陷及腐蚀缺陷修复后的输油管道与内部液体的流固耦合模型,并以管道应力最大处单元的位移、轴向应力及环向应力为指标,研究修复前后管道的抗震性能。结果表明:由于腐蚀缺陷的存在,在管道缺陷处应力集中现象非常明显,导致管道的抗震性能降低;修复后腐蚀区段管道的环向应力有所降低,挠度及轴向应力有所增加,但仍在规范允许的范围内,因此所选的工程实际中常用的B型套筒修复技术对提高腐蚀区段管道的抗震性能有效。研究结论可为今后腐蚀管道的修复提供理论指导。     

基于内检测数据的管道腐蚀缺陷分布规律

确定管道腐蚀缺陷尺寸的分布规律对于提高管道可靠性计算精度有重要影响,可以更加准确地预测腐蚀管道剩余寿命。基于概率论和数理统计原理,以中国某管道公司25条管道内检测数据为研究对象,采用正态分布、对数正态分布、Gumbel分布、Weibull分布以及指数分布函数对腐蚀缺陷尺寸数据进行拟合,依据最大似然估计方法计算相应的分布参数,并通过K-S检验和P-P散点图,对比不同分布类型的优先级,探讨不同分布类型对于管道腐蚀缺陷深度、长度、宽度随机变量的适用性。结果表明:对数正态分布可以较好地描述管道腐蚀缺陷深度、长度及宽度参数的分布规律。(图3,表2,参24)     

高酸性条件下点腐蚀深度对L360管道性能的影响

普光高含硫天然气田在地面系统中采用湿气集输的工艺,碳钢管道面临H_2S/CO_2及元素硫共存等苛刻运行条件下的点腐蚀问题。为了定量评价点腐蚀缺陷对管道力学性能的影响,在实验室制备了固定点腐蚀密度条件下,不同点腐蚀深度的腐蚀试样,在模拟工况下开展了点腐蚀深度对腐蚀损伤管道抗拉强度、屈服强度以及抗应力腐蚀开裂、抗氢致开裂等性能的影响试验。结果表明:点腐蚀试样的屈服强度、抗拉强度、弹性模量及延伸率随点腐蚀深度的增加而减小,且试样由无腐蚀变为有点腐蚀时前述各项参数急剧减小;点腐蚀试样的冲击功和裂纹尖端应力场强度因子均随点腐蚀深度增大呈现指数下降趋势。     

基于PCA-SVR模型的油气管道剩余强度预测

针对单一缺陷油气管道的剩余强度预测问题,深入分析影响管道剩余强度的相关因素,对主成分分析(PCA)、支持向量回归法(SVR)及PCA+SVR 的基本原理和组合过程进行总结,利用从文献中获取的单一缺陷管道相关数据,使用PCA 对影响因素进行降维处理,最后使用SVR 模型进行剩余强度预测,并将预测结果与其他常见模型和计算方法进行对比,以此验证该模型的可行性。研究结果表明:在所有影响因素中,管道钢级对油气管道剩余强度的影响最大;PCA+SVR 预测模型的预测平均误差为1.91%,均方根误差为0.34,证明此方法具有较高的准确率,但所有预测结果均小于实际剩余强度,证明该方法的保守性相对较强,会导致管道工作效率下降。