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)     

含腐蚀缺陷占压管道的安全评估

针对含腐蚀缺陷管道因地面占压带来的安全问题,基于ABAQUS软件建立了地基-管道-堆载三维有限元模型,探讨了含腐蚀缺陷占压管道的应力和变形情况,研究了管道埋深、管道内压、堆载荷载以及腐蚀缺陷位置对埋地管道力学性能的影响。结果表明:增加管道埋深可以有效缓解管道应力分布,但同时会增大开挖工程量;当管道内压达到一定程度时,腐蚀缺陷作用下管道最大应力主要由管道内压控制,地面堆载荷载对其影响不大;管土切向摩擦因数对埋地管道力学性能影响较为显著,管道应力随着管土切向摩擦因数增加而近似线性增大;当腐蚀缺陷相对于管道截面的角度位置为5:15方向时,含腐蚀缺陷占压管道的应力最大。     

局部腐蚀油气管道失效压力的计算方法

针对管道局部腐蚀导致的失效事故越来越多,而国际上尚无适用于局部腐蚀油气管道失效压力分析评价方法的问题,验证了非线性有限元法评价局部腐蚀的可靠性,运用该方法分析了局部腐蚀半径及局部腐蚀深度对管道失效压力的影响。借鉴平板加强筋强化理论,以数值模拟数据为基础,建立了一种局部腐蚀油气管道失效压力计算方法,与B31G(修订版)、DNV-RP-F101以及新近开发的PCORRC为代表的评价规范计算结果的对比表明:拟合得到的局部腐蚀油气管道失效压力计算方法误差小,且误差分布均匀,可以满足局部腐蚀油气管道失效压力的预测要求。     

含缺陷压力容器与管道泄漏失效风险分析

针对含缺陷压力设备的断裂失效分析模式,考虑缺陷尺寸、疲劳裂纹的随机扩展以及材料机械性能的随机特性,计算压力容器和管道泄漏失效概率、临界裂纹尺寸预测失效点的泄漏口面积,分析泄漏及其引起的火灾爆炸事故的特点,运用事故模型定量计算事故后果严重度,并综合考虑设备的失效概率和失效后果,构建了一个完整的含缺陷受压设备风险评价方法,并结合工程案例进行了阐述.     

含缺陷压力容器与管道泄漏失效风险分析

针对含缺陷压力设备的断裂失效分析模式,考虑缺陷尺寸、疲劳裂纹的随机扩展以及材料机械性能的随机特性,计算压力容器和管道泄漏失效概率、临界裂纹尺寸预测失效点的泄漏口面积,分析泄漏及其引起的火灾爆炸事故的特点,运用事故模型定量计算事故后果严重度,并综合考虑设备的失效概率和失效后果,构建了一个完整的含缺陷受压设备风险评价方法,并结合工程案例进行了阐述.     

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。     

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。     

输气管道的硫化物应力腐蚀分析

硫化物应力腐蚀是引起输气管道失效的主要原因之一。介绍了输气管道的硫化物应力腐蚀的危害性、特征及其产生的条件和机理,分析了硫化物应力腐蚀的控制因素并提出了评价方法,为输气管道的安全运行提供了可靠的依据。     

复杂环境下20~#钢的腐蚀失效性

为深入了解20~#钢在复杂环境下的腐蚀失效情况,明确腐蚀失效的主要影响因素,以塔河油田混输管段为例,采用宏观分析、化学成分分析、拉伸性能和金相组织分析、扫描电镜及能谱分析、X射线衍射(XRD)分析等方法对其进行失效分析。结果表明:该管段腐蚀穿孔的主要原因是由腐蚀介质所引起的电化学腐蚀,腐蚀产物主要为FeCO_3、FeOOH、FeS、Fe OH·H_2O等,管道输送介质中的Cl~-、H_2S、CO_2、O_2是造成腐蚀穿孔的重要成分,其中H_2O是腐蚀介质的载体,CO_2影响最为显著,其次是H_2S。同时,由于该油田采出液具有高含Cl~-、高矿化度、高含H_2O、高含CO_2、高含H_2S、低pH值的特点,使管件有较强的腐蚀结垢特性,通过室内有无沉积物覆盖下的点腐蚀试验,进一步确定了管道沉积物对管道腐蚀失效的影响及规律,为今后金属管材的腐蚀控制提供了技术支撑。     

含内外壁缺陷油气管道的极限压力

管道缺陷是引起管道失效最常见的一种因素,而塑性极限压力是管道结构设计的重要参数,其与材料性能密切相关。对内外壁分别含有缺陷的管道的极限压力进行对比研究,采用有限元模拟的方法,针对管壁上的球面缺陷及沟槽型缺陷进行模拟,并对含缺陷管道的极限压力与完整管道的极限压力进行对比,指出缺陷分布在管道内壁或外壁对于管道的极限压力有着不同的影响。通过管道缺陷参数对极限压力的影响作用,进一步分析了缺陷分布位置不同引起极限压力差别的影响因素,结果表明:分布在内壁或外壁的沟槽型缺陷对管道极限压力有影响,且影响程度主要与缺陷的长度有关。     

不同钢级腐蚀管道剩余强度分析方法的对比

以X42~X100钢级管道为研究对象,利用5种缺陷管道评价规范和非线性有限元方法计算具有腐蚀缺陷管道的失效压力。计算结果与试验数据对比分析表明：ASME B31G规范计算误差大且分布不稳定,修正的ASME B31G规范计算结果虽然有所改进,但计算误差仍然较大;BS7910、DNV-RP-F101和PCORRC规范更适合X60以上中高强度钢级管道的评价;与上述评价规范的计算结果相比,非线性有限元法在研究钢级范围内的计算误差小且分布稳定。     

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。     

提升低压输气管道操作压力的方法

为适应气田开发和川气东输调配需求,改善威五输气管道长期低于设计压力运行的现状,根据美国ASME B31.8-1997标准和现场实际,确定了在役管道提升操作压力的施工工序,并结合其具体施工步骤,指出了在提升管道压力施工中应采取的安全技术措施和注意事项.     

四川输气管道的硫化物应力腐蚀与控制

四川天然气管道总长1414 km,担负西南三省的工业和民用输气任务。近年来因管道腐蚀而爆管的事故不断发生,造成巨大的经济损失和环境污染。通过对大量管道事故的分析研究,指出大部分管道爆管事故是由硫化物应力腐蚀造成的,而导致管道应力腐蚀破坏最主要的因素是硫化氢浓度、管道内含水和管道压力。针对造成事故的原因,采取了行之有效的控制措施,抑制了不同类型的应力腐蚀,取得了较好的经济效益和社会效益。     

基于RS-ISOA-KELM的输气管道内腐蚀速率预测方法

【目的】地面输气管道易出现严重的内腐蚀问题,为保障管道服役安全,需准确预测管道内腐蚀速率。【方法】通过粗糙集（Rough Set, RS）理论筛选影响腐蚀的主控因素,将重构数据集作为输入、腐蚀速率作为输出,对核极限学习机（Kernel Based Extreme Learning Machine, KELM）模型进行训练,并利用改进的海鸥优化算法（Improved Seagull Optimization Algorithm, ISOA）对模型超参数进行优化,从而提出了一种基于RS-ISOA-KELM模型的输气管道内腐蚀速率预测方法,与其他组合模型的预测精度进行对比,并进行了长期预测效果及模型普适性分析。【结果】在Sphere、Schaffer、Rosenbrock、Rastrigin、Griewank 5个基准函数上对ISOA算法进行收敛性分析,发现其在求解精度和计算稳定性上具有较强优势;利用某气田区块的实际运行数据对该模型进行验证,结果表明温度、CO2分压、H2S分压、流速、Cl-含量、含水率、缓蚀剂残余浓度是影响内腐蚀的重要因素,其中H2S分压、流速、缓蚀剂残余浓度的权重最大;使...     

我国输气管道应力腐蚀开裂的调查与研究

对我国中西部3条输气管道进行了应力腐蚀调查,调查的内容主要涉及3个方面,即针对老管道有目的性地开挖了21个探坑,进行了土壤环境、防腐层和阴极保护状况以及管道表面情况等一系列调查,分析了老输气管道上没有发生应力腐蚀的原因;通过慢拉伸试验和其它试验,初步评价了3条输气管道在实地土壤环境溶液和模拟土壤环境溶液中的对应力腐蚀的敏感性;分析了西部输气管道的土壤环境条件和运行条件,指出了产生管道外部应力腐蚀开裂的条件因素.研究成果对预防已运营及新建输气管道的外部应力腐蚀具有一定的借鉴作用.     

酸性高含盐油田管道内腐蚀失效控制与材料选择

随着国际酸性高含盐油田(pH2S≥0.3 k Pa,总含盐量超过10 000 mg/L或Cl-含量大于6 000 mg/L)的开发,其管道的服役工况更加严峻,因而对管道材料的选择提出了更高要求。通过对酸性高含盐油田的内腐蚀失效分析,认为主要的失效形式是点蚀和开裂。基于国内外标准和国际石油公司标准(NACE、SHELL、ADCO、TOTAL、IPS等)的规定,归纳了内腐蚀失效的控制措施。总结了酸性高含盐油气田管道材料的选择原则(即基于开裂失效和腐蚀失效风险的选材原则),并基于腐蚀失效材料选择的两个方面(服役期内碳钢的腐蚀量和腐蚀介质),明确了抗酸碳钢选用的基本流程和耐蚀合金的适用边界,为酸性高含盐油田管道材料的选择提供了参考和依据。     

四川输气管道的硫经物应力腐蚀与控制

四川天然气管道总长１４１４ｋｍ，担负西南三省的工业和民用输气任务。近年来因管道腐蚀而爆管的事故不断发生，造成巨大的经济损失和环境污染。通过对大量管道事故的分析研究，指出大部分分管道爆管事故是由硫化物应力腐蚀造成的，而导致管道应力腐蚀破坏最主要的因素是硫化氢浓度、管道内含水和管道压力。针对造成事故的原因，采取了行之有效的控制措施，抑制了不同类型的应力腐蚀，取得了较好的经济效益和社会效益。     

大落差输气管道水试压后清管的压力脉冲

长距离输气管道复杂起伏管段在水试压后的排水过程中可能会产生压力脉冲,引发安全事故。为了研究下倾段液位和注气压力对清管过程引起的压力脉冲最大值的影响,自主设计了起伏管道试压排水系统,在此基础上结合相关变量设计了相应的试验方案,并且针对试验操作中容易出现的问题(如清管器磨损、卡球等)提出了解决方案。该试验首次通过高速摄像记录了清管器的后退运动过程,并对其原因进行了分析,有助于完善相关清管器数学模型。研究表明:随着下倾段液位升高,压力脉冲最大值增大;随着注气压力升高,压力脉冲最大值增大。大落差起伏管道试压后排水过程的试验研究为输气管道投产与安全运行提供了指导。