含缺陷管道适用性评价方法研究进展

含缺陷管道适用性评价是油气管道完整性评价和完整性管理的重要组成部分，它包括含缺陷管道的剩余强度评价和剩余寿命预测。概述了含缺陷管道适用性评价的对象、类型和方法，以及国际上的主要研究进展。介绍了近年来研究建立的几种新的管道适用性评价方法，提出了下一步应研究的难点技术和关键技术。     

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...     

含360°表面裂纹管道剩余强度评价

基于现场采样管段的材料力学性能测试资料和焊缝缺陷检测资料,采用FAD方法对某含360°内表面裂纹管道的剩余强度进行了评价。评价结果表明,该管道在0.8MPa压力下能安全运行,在1.4MPa压力下四级地区不能安全运行。     

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.     

含体积型缺陷管道剩余强度的计算与试验

分别用一级评价、三维有限元和全尺寸实物爆破试验三种方法对含体积型缺陷管道的剩余强度进行了计算和试验,并对这三种方法进行了分析、比较.结果表明,有限元计算结果略低于全尺寸实物爆破试验结果,而一级评价结果又低于有限元计算结果,尤其对球面蚀坑和平底蚀坑这样的缺陷更加明显.     

管道完整性管理技术集成与应用

基于管道完整性管理技术集成的目的和意义,对管道完整性管理业务流程和所涉及的技术领域进行分析集成,提出了管道完整性管理技术体系架构。针对风险评价环节,着重评析了Kent评分法,列述了国际上比较成熟的风险评价软件,对Kent评分法的指标体系进行修改和完善,并调整指标的权重分值,形成了更加适应国内管道情况的评分指标体系。针对管道检测与完整性评价环节,根据国内实施螺旋焊缝缺陷检测的实际需求,参照BS7910对裂纹类缺陷的分级评价方法,评析了三轴高清漏磁检测技术对螺旋焊缝缺陷的适用性,工程应用实践表明:该方法基本解决了上世纪70年代所制造管道的螺旋焊缝缺陷的检测、评价与修复技术难题。显而易见,管道完整性管理技术集成是一个持续更新、完善和发展的过程。     

腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法选择及应用

基于可靠性的设计与评价方法是天然气管道评价技术的发展方向,对管道剩余强度评价方法进行适用性分析具有重要意义。介绍了ASME B31G准则、修正的ASME B31G/RSTRENG 0.85Ld法、C-Fer法、DNV-RP-F101规范、美国Battle实验室开发的PCORRC法等腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法,并利用收集的管道试验数据对5种方法进行适应性分析。基于Monte Carlo模拟方法,计算得出多个参数的影响规律,并利用实际检测数据对在役腐蚀缺陷集输管道进行可靠性评价和剩余寿命的预测。研究表明:在评价对象一致的情况下,5种方法均具有一定的保守性,但在对中低级钢缺陷管道的剩余强度评价中,使用DNV-RP-F101规范更为准确,其操作方便、可靠性高,具有较高的工程应用价值。     

地质灾害作用下油气管道环焊缝适用性实时评价方法

高钢级油气管道环焊缝断裂失效是目前中国油气管道工业最为关心的问题。分析近年来管道环焊缝断裂失效事故发现,导致环焊缝断裂的最主要原因是地质灾害引起的作用在管道上的土壤位移载荷。为保证管道安全,需要对土壤位移作用下含缺陷管道环焊缝进行完整性评价。在此,集成中国石油大学（北京）油气储运设施安全团队近十年来在地质灾害段管土相互作用、环焊缝失效机理与适用性评价方面的研究成果,介绍土壤位移与管道环焊缝裂纹断裂关联关系的建立及对含缺陷管道环焊缝进行适用性实时评价的系统方法,并就其中相关的具体环节所涉及的理论和方法进行讨论。（图7,参26）     

API 579与B31G剩余强度评价的保守性分析

腐蚀导致在役管道强度降低,运营者必须确定当前腐蚀缺陷下管道是否可以继续服役,目前可采用的评价方法主要有B31G和API 579系列。介绍了两种评价方法的理论基础,根据各自的基本假设导出了相应的评价方法的评价公式,并对此进行了深入的对比分析,得出通常认为过于保守的B31G的保守性比API 579低的重要结论。建议在单一荷载和简单缺陷形状下,按B31G进行管道的剩余强度评价。     

东黄老线剩余强度评价

管道剩余强度评价是管道腐蚀与防护管理中的一项重要工作，以东黄老线为例，分别介绍了美国和我国对管道剩余强度的两种评价方法，以及该评价方法在东黄老线停输封存后再启输中的应用。通过该评价方法对管道运行压力的分析计算，确定了东黄老线的剩余强度，为合理制定东黄老线安全工艺运行条件提供了科学依据。该应用为今后在役管道剩余强度的评价提供了宝贵经验。     

含硫管道腐蚀预测方法

针对气田集输管道腐蚀诸多因素的复杂性和不确定性以及管道腐蚀剩余寿命预测困难等问题,提出了适用于集输管道腐蚀预测的两种评价方法,即概率统计方法和人工神经网络方法.研究表明,这两种方法能较好地预测集输管道腐蚀变化趋势,为管道剩余寿命预测提供可靠依据.对腐蚀评价方法的发展趋势进行了分析.     

全球油气管道完整性技术与管理的最新进展——中国管道完整性管理的发展对策

油气管道的安全是我国石油质量、安全、健康、环境方针的重要内容，如何保证管道的安全，使新管道无事故运行、老管道在生命周期内继续安全运行，这是管道管理者面临的重要课题。概述了世界各国（欧洲、北美、东南亚、澳洲）管道完整性管理的进展以及国内外完整性技术发展的现状，重点介绍了管道完整性检测技术、评估技术、风险评价技术、修复技术、管道地理信息系统GIS和完整性管理标准体系的国内外进展。认为我国管道完整性管理引进和实施需要结合我国管道的国情，推荐对策是将管道的完整性管理实施划分为含缺陷（内部缺陷和外部缺陷）管道本体、管道地质灾害与周边环境、外防腐层及防腐有效性和站场及设施四个部分实施，建立和完善自身的完整性管理体系、完整性技术体系，以及建立管道数据管理平台。     

基于使用寿命模型的含裂纹钢制管道剩余寿命计算

为研究带有裂纹损伤管道剩余寿命的计算方法,针对正常使用环境下的钢制管道提出了同时考虑变形和承载力要求的含裂纹管道的使用寿命模型,该模型包括2个阶段,即裂纹萌生阶段和裂纹扩展阶段。对裂纹萌生阶段和裂纹扩展阶段分别采取局部应力应变状态方法和弹塑性断裂力学裂纹扩展理论方法进行分析,推导出管道在2个阶段剩余寿命的计算方法。在此基础上综合考虑环境以及平均应力对裂纹扩展速率的影响,根据安全系数法的原则,讨论了含裂纹钢制管道剩余寿命的计算问题,给出了含裂纹钢制管道剩余寿命的计算公式,为工程实践提供了理论依据。     

基于点蚀缺陷分形特征的剩余强度评价

对腐蚀管道点蚀机理进行研究，发现整个腐蚀表面呈凹凸不平状，具有某种随机或统计意义上的自相似性，从而认为点蚀缺陷具有分形的特征。根据其分形特征构造了两种点蚀缺陷的形状，结合实际选择一种缺陷形状进行模拟。对某管道的三个点蚀孔运用有限元分析方法进行剩余强度评价，得出了相关结论。     

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.     

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。     

腐蚀管道安全管理体系

参照国内外标准，腐蚀管道安全管理体系的内容结构可以分为可靠性评价、风险评价和完整性管理三个层次。与原管道相比，腐蚀管道的可靠性下降，其下降程度取决于缺陷的性质和分类。对于裂纹缺陷和体积缺陷，分别以材料强度指标和壁厚指标为门槛值进行评价，以获得和管道失效率有关的信息。风险评价是在可靠性评价基础上结合失效后果的综合评价，可以准确判断整条管道最危险的管段和确定最具威胁的失效原因，是有重点地开展管道完整性管理的重要依据。介绍了管道风险评价的目标、内容和准则，给出了用打分法和危险矩阵法获得管道风险值(等级)的实例，并给出了管道完整性管理的基本框架、内容和方法，重点讨论了腐蚀管道的完整性检测、评价方法和再评价周期等问题。     

在役含缺陷油气管道的安全评价准则

针对石油天然气管道在运行过程中由于管道含缺陷而“带病”服役的问题,回顾了国内外对含缺陷管道的安全评定准则,总结出ASME B31G、API RP 579、DNVRP-101、PCORRC评价准则和SY/T 6477-2000评价准则的优缺点和适用范围.ASME B31G评价准则和API 579评价准则相对比较保守,而基于ASME B31G修改后的几种评价准则准确度有很大改善;DNV RP-F101评价准则和PCORRC评价准则适用于中高强度等级的含缺陷管道评定.建议在具体评定过程中,根据实际工况选用评价结果相对准确和计算简单的评价准则,并可根据实际需要对目前常用的评价准则进行修订,提出具有针对性的评价准则.同时建议对一些复杂结构缺陷和多种载荷耦合的含缺陷管道进行有限元数值计算.(参8)     

管道的完整性评价技术

目前我国油气管道大都进入“老龄期”,各种事故呈上升趋势。为了保证管道的安全、平稳运行,管道的完整性评价技术研究亟待开展。从定量分析管道的安全性出发,介绍了国内外管道完整性评价技术的研究现状,针对我国现役管道的实际情况,提出了“现役管道完整性”的概念和完整性评价技术的主要内容及目的,简述了国内外管道完整性评价技术今后的研究重点和发展趋势。