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。     

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.     

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。     

油气管道缺陷评定方法的发展

随着我国油气管道工业的飞速发展，国内目前现行的管道缺陷评定技术已经远远不能适应管道工业发展的需要，建立适用于管道行业的缺陷评定标准是目前亟待解决的问题。介绍了国外适用于油气管道缺陷评定的先进方法以及相应的标准规范，讨论了目前缺陷评定技术的最新发展，为建立适用于我国实际情况的油气管道缺陷评定规范提供了科学的依据。     

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。     

埋地管道运行整体性评估

在对影响管道运行可靠性和整体性原因分析的基础上,重点提出了由腐蚀原因造成管道事故的评价方法,指出应用Ｂ３１Ｇ及其修正系数可较准确地确定腐蚀管段的允许安全强度,采用电化学腐蚀理论可成功解决预测泄漏时间,腐蚀速率和剩余使用寿命的问题。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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)     

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.     

腐蚀管道剩余寿命的性能衰减模型研究

管道在长期的运行过程中，由于介质和土壤的腐蚀性，管材的微塑性变形、结构转变和渗氢等。不仅会使管道出现各种腐蚀损伤，而且还存在着老化效应和氢化作用，导致管材的脆变并改变材料的塑性，使机械性质参数发生衰退，从管材性能衰减和腐蚀损伤角度研究了管道的剩余寿命，提出了根据结构承载能力的极限值确定塑性变形时工作寿命的方法，为了确定剩余使用寿命，对剪切损伤率和屈服性能比等概念进行定义，在掌握管材金属剪切损害率和屈服性能比的时间特性基础上，建立了剩余寿命计算模型。并给出了算例。     

压力管道缺陷评价标准对比

分析了国际常用的新旧R6、EPRI和ASME IWB-3650压力管道评价标准方法的基础理论,介绍了其适用范围及优缺点.针对管道不同裂纹情况,提出了使用这4种标准进行评价的相关建议:针对一般裂纹问题,采用失效评价图法进行评价;对非穿透裂纹管道,应直接计算其塑性极限载荷和应力强度因子,并以裂纹起裂或塑性失稳作为判定管道失效的准则;如果无法确定裂纹管道的塑性极限载荷值,建议采用断裂力学的理论和相关计算进行评价;对于无法得到塑性极限载荷计算公式的裂纹情况,可采用有限元法计算其数值结果.(图2,参10)     

某河底穿越管道环焊缝缺陷的安全评价

某长输原油管道河底穿越段通过三轴漏磁和惯性测绘内检测发现存在环焊缝缺陷并伴有弯曲应变,需要对其安全性进行评价。采用英国标准BS 7910-2005中的结构完整性评价方法,对内压和弯曲应力复合载荷作用下该环焊缝缺陷的可接受性进行了评价。同时,对评价中涉及的弯曲应力、断裂韧性、缺陷深度、残余应力、缺陷长度和内压等参数进行了敏感性分析,讨论了各参数对评价结果的影响程度。结果表明:在当前工况下,该缺陷是可以接受的,暂时无需修复。基于完整性评价和敏感性分析的结果,对该管道的生产运行和监控提出了合理的建议。该评价方法和结论可作为解决其他类似工程问题的参考。     

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。     

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.     

海底管道腐蚀缺陷处阴极保护数值模拟

海底管道表面很容易因为腐蚀形成缺陷点,具有深度大、传播快且检测困难的特点,对管道安全运行产生很大隐患。通过数值模拟方法研究了X80海底管道钢表面存在腐蚀缺陷时缺陷点内部对阴极保护产生的屏蔽作用,利用有限元方法模拟缺陷处的局部电位和阳极/阴极反应电流密度。结果表明:在腐蚀缺陷处阴极保护电流被部分屏蔽,特别是在缺陷的底部位置;缺陷处对阴极保护的屏蔽作用随着缺陷深度的增加和宽度的减小而越来越强。研究结果可为现场海底管道腐蚀状况和剩余寿命的评估提供指导。     

长输管道定量风险评价方法研究

油气管疲乏的定量风险评价技术是一门新型的管理技术。介绍了定量风险评价技术的内容，以及国外在定量风险评价技术方面所取得的成绩。在我国进行管道的定量风险评价技术具有重要意义，管道管理者可以根据评价结果了解管道的完好状况和提前掌握管道的危险地段情况，以便合理地分配维护资金，交管道的盲目被动维修为预知主动维修，提高管道的运行安全性。     

油气管道能耗计算与评价方法

基于现有油气管道仿真系统,开发能耗分析辅助功能,用于测算油气管道不同季节、不同输量情况下的能耗。利用风险评价方法给出在一定输量下的最佳运行方案,并结合投入产出理论确定在某方案下每个耗能设备的投资收益及该方案下的设备优先改造顺序,通过对不同方案的运行时间加权求得设备的综合投资收益指数并排序,最终获得管道的节能改造方案。基于此评价方法并利用油气管道仿真系统能耗测算工具对兰成渝成品油管道、西气东输天然气管道和阿独原油管道现有运行方案进行计算和评价,给出了相对最优运行方案和管道节能改造的优先顺序。