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。     

均匀腐蚀速率下内腐蚀管道最小剩余壁厚预测方法

对内腐蚀缺陷管道建立了三维非线性有限元模型,预测其失效压力,并分析管道壁厚、内压、缺陷尺寸对最小剩余壁厚的影响。研究结果表明:在均匀腐蚀速率下,管道壁厚、内压、缺陷深度和长度是影响最小剩余壁厚的主要因素,缺陷宽度影响较小,可以忽略缺陷宽度方向尺寸的变化;有限元计算的最小剩余壁厚与试验结果吻合较好;最小剩余壁厚与管道壁厚、内压近似呈线性关系,与缺陷长深比近似呈负指数关系。基于有限元计算结果,拟合得到最小剩余壁厚公式,其计算值与爆破试验结果接近,可以为管道剩余寿命评价提供参考。     

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.     

轴向腐蚀缺陷宽度对管道极限内压荷载的影响

针对海底管道的中高强度钢腐蚀极限内压预测问题，采用有限元弹塑性分析方法，考虑材料非线性和几何非线性，建立非线性分析模型并与试验数据进行对比分析，验证了有限元模型的合理性和准确性。基于有限元计算结果分析得出腐蚀深度、腐蚀长度及腐蚀宽度对海底管道极限内压的影响，并回归得到了适用于轴向腐蚀管道极限荷载的计算公式。通过与腐蚀管道爆破试验数据和现有腐蚀管道计算方法的比较分析，验证了该方法能够得到较准确的结果，可为海底腐蚀管道在内压荷载作用下的评估提供一定的依据。     

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。     

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。     

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。     

基于有限元的含均匀腐蚀缺陷油气管道剩余强度

针对油气管道随服役年限延长腐蚀日益严重的问题,运用有限元分析软件ANSYS Workbench,对含均匀腐蚀缺陷的金属油气管道进行综合分析,研究轴向腐蚀长度、环向腐蚀长度、腐蚀深度、相邻腐蚀间距等对管道剩余强度的影响。分析表明:(1)轴向腐蚀缺陷越长,管道剩余强度越小。(2)当环向腐蚀缺陷长度较长时,对管道的剩余强度影响不大,当环向腐蚀缺陷较短时,可以将缺陷近似视为裂纹处理。(3)随着腐蚀深度的增加,管道剩余强度迅速减小。(4)对于两相邻轴向腐蚀缺陷,当轴向间距小于20 mm时,可将两个缺陷视为一个整体缺陷计算管道剩余强度;当腐蚀缺陷轴向间距大于20 mm时,则分别计算两个缺陷对应的管道剩余强度,取其中较小值。     

基于参数优化GM-Markov模型的海底管道腐蚀预测

为了避免由海底管道腐蚀导致的穿孔泄漏等事故,及时对海底管道进行维修和防护,利用传统灰色系统处理少数据与贫数据的特点、马尔科夫理论预测未来状态的特点,提出基于参数优化GM-Markov模型的海底管道剩余寿命预测方法。首先分析了灰色GM(1,1)模型构建的可行性,随后建立参数优化的GM(1,1)模型,改变模型初始条件,对海底管道腐蚀深度进行预测。根据预测的腐蚀深度,利用Markov模型对海底管道未来腐蚀状态作定量分析,预测其剩余寿命。以某海底管道试验段为例,预测了该管道的剩余寿命。结果表明:改变初始条件后的模型可在样本数据少的情况下达到更高的预测精度,推广应用性较强。(图3,表6,参31)     

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。     

含缺陷海底管道横向屈曲行为的数值模拟

海底管道在制造、敷设及运行过程中不可避免地会产生局部或整体初始几何缺陷。为了研究海床表面敷设的含缺陷管道横向屈曲行为,建立了含5种初始几何缺陷管道的横向热屈曲非线性数值计算模型,并验证了有限元模型的准确性,重点分析了缺陷类型、不直度对管道横向屈曲行为的影响。结果表明:横向屈曲变形是海底管道安全运行的一个重要威胁,不直度越大,临界温升越小,管道越容易发生横向热屈曲;在不直度相同的条件下,管道初始几何缺陷中心处曲率绝对值越小,抗横向热屈曲能力越强。基于无量纲分析法,提出了适用于含多种通用的初始几何缺陷海底管道的临界温升计算一般表达式,以期为海底管道抗热屈曲工程设计提供参考。     

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。     

含腐蚀缺陷高钢级输气管道的失效压力模型

随着中国不断增长的天然气需求量和天然气管道建设的稳步推进,急需对高钢级管线钢的剩余强度进行评价,其中建立失效压力模型是剩余强度评价中最重要的组成部分。以X100钢级管道为研究对象,使用ABAQUS有限元软件对两种体积型腐蚀缺陷进行有限元建模,利用全尺寸爆破试验数据对模型进行准确性验证。基于35组X100钢级不同尺寸钢管和不同几何缺陷模型的仿真模拟值,采用1stOpt拟合软件构建出X100钢级输气管道的失效压力预测模型,并对构建的拟合计算公式进行误差分析,结合真实爆破试验验证了失效压力模型的准确性。研究结果可为完善现有高钢级输气管道剩余强度评价方法提供参考。     

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）     

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.     

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。     

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。     

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。