X80管线钢管体缺陷极限承载能力

目前含体积型缺陷管道的剩余强度评价标准和方法主要是针对X70及以下低钢级管线钢,而针对X80及以上高钢级管线钢的验证性试验很少。基于此,对比了不同管线钢管体缺陷的极限载荷评估模型及适用范围,管线钢通过对不同类型、不同尺寸缺陷的X80管线钢管进行水压试验,对各种评估模型在X80管线钢管上的适用性进行评价。结果表明:长矩形缺陷的承载能力在各类缺陷中最低,而且不同缺陷预测模型的安全程度不同;对于矩形缺陷,DNV模型的预测结果与试验值偏差较小,ASME B31G Modified、RSTRENG及C-FER模型的计算结果偏于安全;对于沟槽缺陷,C-FER和PDAM模型偏于安全;对于凹坑+沟槽缺陷,PDAM模型偏于安全。     

天然气管道极限压力有限元模拟研究

管道极限压力的确定能为管道设计提供优化参数和安全运行保障,节约建设成本,降低危险系数.但现有预测公式往往偏差较大,导致浪费和评估误差.利用三维有限元模型,模拟天然气管道在不含裂纹、不同长度纵向穿透裂纹和环向穿透裂纹三种情况下的极限压力,并根据模拟结果建立两种含裂纹情况下极限压力与管道材料性能、尺寸、裂纹长度的工程预测模型.与已知预测模型比较发现,在无裂纹存在时,Christopher公式的预测公式可很好地用于工程分析,但在含缺陷情况下,现有预测公式与本文所建公式相比存在较大保守性,尤其对环向穿透裂纹存在时,已知预测模型与模拟结果存在极大差异.     

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...     

超临界CO_2管道泄压过程中管内动态应力分布

针对超临界CO_2管道泄压过程管内应力大小及分布情况的研究较少,且无相关规范准则对其泄压的初始条件作出明确要求,研究了管输超临界CO_2在泄压放空过程中管道应力、温度分布情况及其影响因素,使用有限元法模拟了在不同初始温度、初始压力下管道泄压放空过程中的应力响应。研究表明:由于超临界CO_2管道在泄压过程中管道内外壁的温差很小,因此由温差产生的热应力可以忽略不计;管道泄压后温度、等效应力、径向应力由管道内壁沿壁厚向外壁近似呈线性变化,管道初始压力越大,泄压后管壁等效应力与径向应力越大,但管道温降幅度会相对减小;管内初始温度越低,管壁等效应力以及径向应力越大,管道放空所需的时间越长。研究成果可为超临界CO_2管道放空方案的拟定以及相关规范准则的制定提供一定依据。     

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.     

弥散型腐蚀管道氢致微裂纹扩展的有限元分析

研究了弥散型缺陷管道氢致微裂纹扩展规律、裂纹扩展速率和裂纹扩展影响因素。利用ANSYS有限元分析软件,模拟了损伤管道微裂纹的扩展过程。结果表明:对于管道的弥散型腐蚀,管道内壁腐蚀最严重,由管道内壁向外腐蚀逐渐减弱。对弥散型腐蚀管道微裂纹扩展的有限元分析,可为腐蚀损伤管道的剩余强度和寿命评价提供技术支持。     

含环向表面裂纹埋地管道的沉降裕度

为了确保含环向表面裂纹埋地管道的安全,需要准确获取埋地管道所能承受的最大沉降量。在设计压力下,采用全尺寸管道的四点弯沉降模拟试验,获得含环向表面裂纹管道的极限承载弯矩。建立沉降模拟试验的有限元模型,以断裂韧度为失效指标,计算模拟含环向表面裂纹管道的极限承载弯矩。通过模拟试验验证有限元模型的有效性,改变管道模型的裂纹深度可以得到一系列含不同深度环向表面裂纹管道的极限承载弯矩。同时,采用ANSYS软件建立场地不均匀沉降时的管土模型,分析管道埋深对沉降管道承载弯矩的影响。分析含不同深度环向表面裂纹管道的极限沉降量可知,当管道埋深不变时,管道发生失效的极限沉降量与裂纹深度呈近似线性负相关;当管道裂纹深度不变时,管道的极限沉降量与埋深呈非线性负相关。(图8,表1,参22)     

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。     

含体积型缺陷压力容器和管道的极限分析

由于含体积型缺陷压力容器和管道结构及载荷条件的复杂性,往往很难找到它们极限载荷的解析解,因此其研究重点转向切实可行、计算效率高的数值方法。综述了国内外结构极限分析数值方法的研究现状,重点分析了目前国内外含体积型缺陷压力容器和管道极限分析的研究现状,对今后含体积型缺陷压力容器和管道的极限分析具有一定的指导作用。     

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。     

带缺陷管道塑性极限分析的一种迭代算法

带体积型缺陷压力管道的塑性极限分析及相应的安全方法研究，是当前压力管道安全性分析中的前沿课题，具有十分重要而广泛的应用前景。塑性极限分析在对带缺陷压力管道的完整性评价方面起下分竽 要的作用，它在结构完整性评价的双判据中是一个非常重要的参数。做为塑性力学的一个重要分支，其分析结果可用来进上步挖掘材料的潜力，并为压力管道的设计与安全评估提供有价值的指导。提出了一种使用三维理想刚塑性体极限上限分析的迭代     

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.     

普光气田高含硫腐蚀缺陷输气管道安全评价

普光气田是中国特大型高含硫酸性气田,随着气田不断开采,集输工艺管道腐蚀问题日益突出。对普光气田高含硫输气管道所用L360管线钢开展应力-应变参数测试试验,采用Solid186单元对含缺陷腐蚀管道进行建模,基于非线性有限元隐式积分算法与塑性失效准则,分析了腐蚀缺陷参数对高含硫输气管道极限承载能力的影响规律,并通过静水压爆破试验,验证了模型的准确性。结果表明:腐蚀缺陷对高含硫输气管道强度的影响主要表现为局部应力集中;缺陷深度系数对高含硫输气管道极限承载能力影响最大,缺陷长度系数影响次之,缺陷宽度系数影响最小。研究成果为普光气田高含硫输气管道剩余强度评价提供了理论依据。     

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)     

基于含煤粉的煤层气管道管流数值模拟与分析

煤层气开发过程中,微细的颗粒随气流进入集输管网。颗粒的存在使管流形成气固两相流动,影响管路特性。采用模拟软件针对直管段及水平弯管进行气固两相流数值模拟,对管道系统的特性、操作条件和物料性质等影响气固两相流压力损失的主要因素进行了探讨,对连续相速度和压力分布特性以及颗粒运动轨迹进行了分析,得到气固两相流动的压力场、速度场分布,颗粒在管内的分布情况和运动轨迹,以及不同工况条件下的系统阻力和颗粒沉积分布规律,并结合煤层气现场含尘情况进行了数值模拟分析,结果表明：煤层气管道管流属于低浓度气固两相流,与纯气相单相流相比,颗粒弓J起的单位管长压降增幅低于2％。（图7,表1,参12）     

含缺陷输气管道结构可靠性评估新方法

统计分析了X80管道的主要结构与力学参数,包括母材屈服强度、母材拉伸强度、焊缝拉伸强度,母材冲击功、焊缝冲击功、热影响区冲击功及管道压力,这些参数均服从正态分布,给出了其均值和标准偏差,并采用威布尔分布和对数正态分布计算缺陷分布.基于FAD技术和Monte-Carlo法,采用国外目标可靠度指标对长距离含缺陷X80输气管道的可靠性进行评估,结果表明:即使存在缺陷漏检,含缺陷X80输气管道的可靠度也完全可以满足标准要求.该方法适用于输气管道的安全评定,具有工程实用价值.(表2,图1,参9)     

油气管道悬空沉降变形失效评估

管道在实际运行过程中常常受到因沉降变形导致的外部载荷作用,而已有的管道失效评估标准与方法大多局限于内压对管体的影响.针对油气管道悬空沉降变形问题采用力学模型、有限元分析、开挖试验等方法进行了系统研究,模拟了无缺陷和含缺陷悬空管道的应力分布,结果表明,缺陷在管道底部时等效应力最大.通过开挖试验获得了最大应力点的应力变化等试验数据,验证了有限元方法用于工程实践的可行性,指出在实际工程评估中尚需考虑缺陷位置、土质等因素的影响.     

基于动态磁多极子场的管道内外壁缺陷区分方法

为了对动态条件下管道漏磁内检测中的内外壁缺陷信号进行识别,针对动态条件下管壁产生的感生涡流磁场,建立了基于磁多极子场的动态漏磁场数学模型.从漏磁内检测器获取的缺陷信号中提取出内外缺陷区分的数据特征,确定了基于磁多极子场的管道内外壁缺陷区分方法:当缺陷的上升沿或下降沿至少其一满足第2阶磁场参数绝对值最大时判定为内缺陷,当...     

基于可靠性的天然气管道水合物形成概率

随着海洋油气田开发逐步进入深海领域,深水流动安全保障将面临巨大的挑战,分析天然气管道水合物形成概率是保障管道安全流动的基础。基于可靠性的极限状态方法,综合考虑管道运行参数的不确定性,选择管道入口温度、压力及流量为随机变量,以热力学和动力学为基础,建立概率极限状态方程,并运用LHS-Monte Carlo方法、POD方法计算水合物的形成概率,实现了以概率形式定量描述天然气管道中水合物形成风险的目的。结果表明:管道水合物形成概率曲线达到稳定所需的样本总数随管道具体情况和随机变量参数而变化;水合物形成概率对不同随机影响因素的敏感性不同;临界过冷度对天然气管道水合物形成概率有较大的影响。合理选择或调整入口随机参数能够有效降低水合物形成概率,从而保障管道的安全运行。     

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。