基于应变的管道环焊缝失效评估图评价方法改进

当管道名义应力超过材料屈服强度时,基于应变的失效评估图是评价管道内裂纹缺陷的重要手段,焊缝强度匹配是影响管道环焊缝断裂行为的重要参数,而传统的基于应变失效评估图方法未考虑焊缝强度匹配的影响。基于此,采用数值模拟方法建立了管道环焊缝外表面局部环向裂纹驱动力有限元模型,并基于BS 7910-2019《金属结构裂纹验收评定方法指南》的参考应变计算方法,探索了裂纹深度、裂纹长度、焊缝强度匹配系数、管材屈服强度对基于应变失效评估图评价管道环焊缝裂纹缺陷精度的影响,提出了将焊缝强度匹配纳入基于应变的失效评估图的改进方法与计算模型。改进后的基于应变失效评估图方法大大提高了其适用范围与评价精度,可为工程中开展管道环焊缝的适用性评估提供参考。（图14,表1,参24）     

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。     

东北管道内检测缺陷的开挖定位

三轴高清漏磁智能内检测结果显示,东北管道管体存在大量螺旋焊缝缺陷,对其进行完整性评价后,需根据缺陷的严重程度开展有计划的修复工作.首先利用PipeImage软件分析管道内检测信号,对管体缺陷进行完整性评价,制作开挖单;然后在管道沿线找到参考桩,开挖后对缺陷进行确认;最后实施修复,再防腐、回填.讨论了制作开挖单的技巧和注意事项,介绍了现场误开挖时的处理流程,给出了在现场勘测中实用性较强的两个数值,即螺旋焊缝时钟位置变化1 h的轴向距离和环焊缝时钟位置变化1 h的环向长度的计算公式.     

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）     

考虑强度匹配的高钢级管道环焊缝断裂评估方法

管道环焊缝的实际低强匹配是引发焊缝断裂失效的重要原因,在焊缝的适用性评估中,失效评估图方法无法准确考虑焊缝强度匹配的影响,准确纳入强度匹配成为拓宽失效评估图方法应用于高钢级管道环焊缝裂纹缺陷评估的关键.基于非线性有限元法,建立了高钢级管道环焊缝裂纹驱动力的数值仿真模型,采用等效应力应变关系方法构建了环焊缝裂纹的通用失效...     

管道焊缝缺陷的定量安全评定与容限尺寸

目前,焊缝缺陷已经成为影响老管道运行的重大安全隐患。某一老龄管道环焊缝、螺旋焊缝存在错边及明显的表面缺陷,对其母材和焊缝分别进行拉伸和断裂韧性试验,基于试验数据,结合管道的基本参数和运行情况,采用失效评定图(FAD)技术对环焊缝、螺旋焊缝缺陷进行了一级和二级评定,定量分析管道缺陷处的安全裕度,通过迭代计算得到了焊缝处的容许表面裂纹尺寸,并对环焊缝、螺旋焊缝裂纹容限尺寸进行了定量研究。研究结果表明:一级评定会低估管道的承载能力,计算得到的裂纹容限尺寸小于二级;管道在4 MPa运行压力下,螺旋焊缝缺陷处安全裕度很小,危险性高于环焊缝缺陷,焊缝处的裂纹容限尺寸小于环焊缝;相比于裂纹长度,裂纹深度对评估结果的影响更大。通过研究,为管道缺陷验收提供了依据,为焊缝评价的科学化、合理化提供了参考。     

在役X80输气管道环焊缝失效评估方法

西气东输二线、三线等管道建设中大量使用国产X80螺旋焊管,但国内外X80螺旋焊管尚无大规模服役先例,有关研究也较为匮乏.为此,选取国产在役X80输气管道环焊缝试样进行全焊缝拉伸试验,并建立环焊缝失效评估曲线:与通用失效评估曲线相比,环焊缝失效评估曲线横坐标截止线较短,说明环焊缝塑性相对常规材料较差,更有可能发生脆性失效...     

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。     

裂纹内检测技术应用于管道螺旋焊缝的可行性分析

针对东北管网多次发生螺旋焊缝开裂事故的事实,研究了造成螺旋焊缝开裂事故的缺陷类型和特征.从超声裂纹内检测器的工作原理、工况需求等方面分析了在东北管网对螺旋焊缝缺陷进行超声裂纹检测的可行性.受到超声发射、接收探头以及管道内表面清洁度等因素限制,认为在东北管网对螺旋焊缝缺陷实行超声裂纹内检测具有一定的局限性.     

天然气长输管道泄漏爆炸后果评价

由于腐蚀、自然破坏、人为破坏及本身缺陷等因素,输气管道易发生泄漏事故,其中蒸气云爆炸造成的失效后果最严重。为了评估天然气长输管道泄漏爆炸造成的物料损失、人员伤亡及财产损失,结合工程实例,对3种定量失效后果评价方法进行对比分析,确定了它们的应用条件和适用范围。分析认为:API 581失效后果评价方法评估步骤清晰简明,考虑因素全,应用范围广,评估结果优于ASME B31.8S-2001失效后果评价方法和爆炸超压-冲量法。该结论可为管道风险评价和完整性管理提供参考依据。     

对东北原油管道安全隐患的几点看法

分析了东北原油管道在建设时期遗留的安全隐患,特别是钢管螺旋焊缝缺陷和管道对口环焊缝缺陷对管道安全的影响,认为在运行的管道上难以消除这些先天性焊缝缺陷隐患,提出了对东北原油管道安全技术改造的看法及应对措施。     

螺旋焊缝管道的开裂原因

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、维氏硬度仪及金相观察等分析手段,对开裂螺旋焊缝管进行取样分析,利用冲击试验测试了管道母材的抗开裂能力。结果表明：该管道焊缝存在明显缺陷,缺陷类型包括存在于焊缝中的焊缝金属裂纹和夹杂,存在于热影响区中的焊趾裂纹和焊接裂纹,同时在热影响区及母材中存在夹杂。在高外载作用下,由于焊缝区硬度高于热影响区及母材的硬度,使得焊趾裂纹先于焊缝金属裂纹向热影响区扩展。热影响区中沿轧制方向排列的层状夹杂的存在促进了裂纹的扩展,形成层状撕裂,最终导致管道沿热影响区开裂直至母材。     

LPG输配管道安全评价的不确定性方法

采用DOW／ICI蒙德法并结合随机抽样推测法，对苏州工业园区液化石油气管网进行了初期危险性分析和安全性评价，得到了全体指标值和总危险性评分值，在采取补偿措施后，再进行不确定危险度最终评价，得出苏州工业园区液化石油气管网评价结果为，管道部分危险亲属于“低”的范围，管桥部分危险度属于“中等”的范畴。     

长输管道焊缝的内应力分析

从钢管壁上任意一点的环向应力入手,分析了长输管道焊缝的内应力。该内应力由环向应力和轴向应力构成,据此推导出了焊缝处的合成应力。通过直缝与环缝处的应力比较,得出了直缝承受压力最大、环缝承受压力最小、螺旋焊缝介于二者之间的结论。认为管径和壁厚在所受压力相同的条件下,若管道发生爆裂,其爆裂起点一般不会位于螺旋焊缝处,因而螺旋焊缝管的安全性优于直缝焊接管。计算表明,在上述条件相同的情况下,若采用螺旋焊缝管,其管壁厚度可以相应减薄,能够节省投资,提高经济效益。     

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。     

基于GIS的动态指标管理在管道风险评价中的应用

为了增强燃气管道风险评价系统的可移植性,基于GIS和XML存储燃气管道失效动态指标数据管理技术,以ArcGIS为开发平台,设计并实现了燃气管道风险评价系统。系统主要由管道数据库管理、管道失效指标动态管理、风险性评价和统计分析4部分组成,具有数据输入与输出、查询统计结果、空间分析等功能,可依据建立的风险评价数学模型对管网进行半定量风险评估,实现对特定区域内管道风险的分等定级,从而为风险预警和事故应急预案的编制提供辅助决策依据。     

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.     

原油管输过程热经济性评价方法及其应用

提出了原油管输过程热经济性定义、评价参数、评价方法和建立评价曲线的方法,并进行了实例评价。算例表明,提出的评价方法对热油管道的节能降耗具有实用意义。应用评价曲线可以确定热经济性良好的输量范围,预测经济加热耗油指标。通过对运行参数进行热分析获得的定量数据和评价曲线比较,既可以评价设计和实际输量下管道的总体热经济性程度,又可以评价实际输送方案的热经济性状况。根据输送过程实际加热耗油量,应用评价曲线可以方便地评估热站的实际综合运行效率。     

基于灰色层次分析法的长输管道风险评价

通过油气长输管道风险评价指标（因素）体系的综合分析,将灰色理论和层次分析方法结合,对管道风险指标因素进行定量评价。建立了基于灰色层次分析法的油气管道定量评价模型,用层次分析法确定指标的权重区间,并结合专家评分,对管道进行风险评定。将此方法应用于盘锦输油管道（曙光首站-东郭阀室段）,结果表明：最大危害因素为第三方破坏,其次为腐蚀破坏,而自然灾害和管道本身存在缺陷相对为较安全因素。灰色层次分析法综合了灰色理论和层次分析方法的优势,不仅可以对风险因素进行细化分析,而且灰色理论可以对各个指标因素的权重进行更灵活的处理,使得评价模型和评价过程更符合客观规律,评价结果更加准确可靠。（表6,参12）