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。     

腐蚀缺陷分形效应对管道安全性的影响

对中国石化管道储运分公司所辖管道进行了管道腐蚀内外现场检测，结果表明，腐蚀缺陷深度一般为壁厚的20％～60％。对这些含缺陷的管道进行了安全评定，避免了不必要的修补或更换管段而造成的经济损失。通过对裂纹及非裂纹缺陷分形效应的分析，评价和研究了输油管道的安全性。     

注水管道腐蚀缺陷裂纹扩展速率的确定方法

在试验的基础上，研究了注水管道中以腐蚀为主、疲劳为辅的腐蚀缺陷裂纹扩展机理，认为腐蚀缺陷裂纹扩展主要是由印化膜开裂引起的。在此基础上，建立了腐蚀缺陷裂纹扩展率的数学模型，并提出了求解此数学模型的有效方法，以胜利油田营－11试验区某段加缓蚀剂的注水管道为例，利用腐蚀缺陷疲劳裂纹扩展数学模型预测注水管道腐蚀缺陷尺寸随时间的变化趋势，预测结果和智能检测仪的检测结果基本一致。     

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.     

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。     

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.     

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...     

管道缺陷类型多特征量阈值识别方法

目前,针对油气管道表面缺陷的识别尚无有效的识别方法。针对该问题,基于金属磁记忆技术,利用带圆孔腐蚀缺陷和直角弯应力集中缺陷的管道测试件获取磁记忆检测试验数据,建立了一种针对管道腐蚀缺陷和早期应力集中缺陷识别的多特征量统计识别方法。在实验室环境下,利用该方法对3个测试件进行了缺陷类型识别;在油田现场环境下,分别对两条管道的缺陷类型进行了非盲测验证和盲测验证,识别正确率均达到80%以上,表明所建立的缺陷类型识别方法对于管道腐蚀缺陷和早期应力集中缺陷的识别是有效的,且识别率较高,可为该领域研究提供一定参考。(图5,表8,参24)     

庆铁输油管道腐蚀状况分析

通过对庆铁输油管道初步查明的腐蚀分布状况进行分析,提出了埋地钢质管道外腐蚀的机理和腐蚀分布基本规律,将管道划分为极重腐蚀、重度腐蚀、中度腐蚀、轻度腐蚀和无腐蚀5个腐蚀等级,结果表明,管道腐蚀呈高度集中性,腐蚀严重管段的分布有往坡上和坡下集中的倾向,且腐蚀环向分布极不均匀,同时指出,管道防腐层的微裂纹最易在3、9点钟部位形成.     

裂纹倾角对管道表面裂纹断裂参数的影响北大核心

钢制输气管道在制造、安装或运行过程中不可避免地会产生表面裂纹缺陷,这些表面裂纹在外力和腐蚀作用下发生扩展造成管道破裂失效,将严重影响高压天然气管道的安全运行,因此,开展了表面裂纹倾角对断裂参数影响规律的研究。采用ANSYS有限元模拟软件,建立了内压作用下含不同表面裂纹的管道的有限元模型,分析了不同倾角表面裂纹的J积分变化规律。研究表明:裂纹尖端J积分值随裂纹倾角近似呈余弦函数规律变化,在相同边界条件下,表面裂纹与管道轴向平行时,J积分值最大,此时表面裂纹最易发生扩展;表面裂纹与管道轴向垂直时,J积分值最小,此时表面裂纹发生扩展的可能性较小。     

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。     

腐蚀管道安全管理体系

参照国内外标准，腐蚀管道安全管理体系的内容结构可以分为可靠性评价、风险评价和完整性管理三个层次。与原管道相比，腐蚀管道的可靠性下降，其下降程度取决于缺陷的性质和分类。对于裂纹缺陷和体积缺陷，分别以材料强度指标和壁厚指标为门槛值进行评价，以获得和管道失效率有关的信息。风险评价是在可靠性评价基础上结合失效后果的综合评价，可以准确判断整条管道最危险的管段和确定最具威胁的失效原因，是有重点地开展管道完整性管理的重要依据。介绍了管道风险评价的目标、内容和准则，给出了用打分法和危险矩阵法获得管道风险值(等级)的实例，并给出了管道完整性管理的基本框架、内容和方法，重点讨论了腐蚀管道的完整性检测、评价方法和再评价周期等问题。     

裂纹倾角对管道表面裂纹断裂参数的影响

钢制输气管道在制造、安装或运行过程中不可避免地会产生表面裂纹缺陷,这些表面裂纹在外力和腐蚀作用下发生扩展造成管道破裂失效,将严重影响高压天然气管道的安全运行,因此,开展了表面裂纹倾角对断裂参数影响规律的研究。采用ANSYS有限元模拟软件,建立了内压作用下含不同表面裂纹的管道的有限元模型,分析了不同倾角表面裂纹的J积分变化规律。研究表明:裂纹尖端J积分值随裂纹倾角近似呈余弦函数规律变化,在相同边界条件下,表面裂纹与管道轴向平行时,J积分值最大,此时表面裂纹最易发生扩展;表面裂纹与管道轴向垂直时,J积分值最小,此时表面裂纹发生扩展的可能性较小。     

基于深度学习的海底管道外腐蚀剩余强度评估

腐蚀是造成海底管道失效的重要原因之一,准确预测海底管道的腐蚀剩余强度是评估海底管道完整性及后续服役能力的关键.基于非线性有限元方法,建立含腐蚀缺陷海底管道剩余强度分析模型,预测管道的剩余强度,并探究了外腐蚀缺陷的深度、长度、宽度对剩余强度的影响.基于深度学习理论建立海底管道剩余强度预测模型,并以有限元分析获得的114组...     

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。     

输油管道腐蚀状况与剩余强度分析

针对发生了腐蚀爆管的某输油管段,测量其腐蚀爆裂区域面积、腐蚀坑尺寸以及分布情况,运用SEM和XRD方式分析了腐蚀产物的成分,并对管道腐蚀剩余强度进行计算。结果表明:该管道防腐层基本脱落,爆裂口处腐蚀减薄最为严重,最大腐蚀深度6.03mm,腐蚀坑呈不连续分布;腐蚀产物主要成分为Fe3O4,腐蚀产物层相对致密,且存在许多微裂纹,微裂纹最大宽度为8m;管道爆裂口处的腐蚀剩余强度最低,仅为2.07MPa。基于上述分析,基本掌握了该管道的整体腐蚀状况,可为制定安全运行方案提供参考依据。     

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。     

输油管道运行参数及检测数据的统计分析

统计了某输油管道运行压力和温度、腐蚀检测数据以及管材性能等数据,并进行了分析.对于管道运行温度和压力,推荐了概率分布;对于腐蚀缺陷的深度和长度,分别推荐了指数分布和对数正态分布.拟合腐蚀检测数据,得到了缺陷深度和长度的统计特征值.对管材性能参数推荐采用正态分布,这种分布在95%的置信度下可通过假设检验.认为该输油管道的统计分析结果可以作为输油管道安全评定的基础.     

长输管道内检测数据比对方法

为了提高管道内检测数据的利用率,充分挖掘内检测数据的价值,结合国内外长输管道内检测数据比对方法,分析了在关键点对齐过程中可能出现的问题并提出了解决方法,同时总结了关键点对齐的步骤。在焊缝、弯头及阀门等关键点对齐的情况下,两轮内检测数据进行缺陷匹配(包括腐蚀、制造缺陷、凹陷、裂纹及其他缺陷)的主要依据是相对里程、钟点方向及表面位置这3个位置要素。根据缺陷增长速率可以将缺陷划分为活性缺陷点、非活性缺陷点、新增缺陷点以及其他缺陷点4类。通过对某长输管道的两次内检测数据进行对比分析,确定了缺陷位置,并估算了缺陷增长速率,为管道运营单位的决策提供了参考。