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。     

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。     

管道缺陷评估方法

由于油气的易燃、易爆、有毒等特点，可能引发输送管道爆炸、燃烧、中毒等重大事故，使生产和经济遭受严重破坏。腐蚀缺陷是引起管道事故的主要原因之一，当检测到管道存在腐蚀缺陷时，就需要使用评估的方法确定它的严重程度及应该采取的措施，这也是管道完整性管理的一个重要的部分。介绍了管道缺陷评估所使用的ASME B 31G、RSTRENG、RPF-101等标准；提出了各种标准的选择及适用性以及评估准确性的主要因素等。     

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...     

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。     

浅层气区域海底管道的损坏及修复

杭州湾海域某油田直径10 in(1 in=2.54 cm)输油管道和直径14 in输气管道在距离杭州湾登录点53 km(KP53)处穿越浅层气沉陷区域,两条管道均已投产运营近20年,每次损坏都发生在台风过后。根据穿越浅层气沉陷区油管道损坏事故的调查资料进行原因分析,得出管道在遭遇台风期间土壤液化沉陷,从而受到疲劳荷载,导致断裂。针对该处工程特点设计了修复方案并指导修复施工,修复后的管道经历了数次台风考验,状态良好。研究成果对在浅层气地质灾害区域或有液化趋势海床的海底管道建设与维保具有重要指导意义。(图5,表2,参24)     

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。(图10,表1,参23)     

ClockSpring材料在管道缺陷修复中的应用

介绍了ClockSpring复合修复材料的发展状况、主要技术指标和安装作业过程,给出了ClockSpring复合修复材料的应用条件,提出了应用ClockSpring复合修复材料前应注意的事项。指出ClockSpring复合修复技术具有施工便捷、省时、无需管道停输、降压等优点,是一种永久性的修复技术。     

管道螺旋焊缝缺陷的初级失效评估

阐述了焊缝缺陷的评估原理和分级方法,参考英国标准BS 7910的1A级断裂评估准则,提出了螺旋焊缝缺陷失效的初级评价方法,并针对庆铁老线林源至新庙段管道的超声检测数据进行了应用性计算.对螺旋焊缝缺陷的断裂失效和塑性破坏失效的评估结果表明,部分缺陷在内压大于4.5 MPa下不安全.研究认为,在实现较高级评估之前,初级失效评价结果可以为螺旋焊缝的检测、完整性评价和缺陷修复等完整性决策提供参考和指导.     

海底天然气管道多相流动与腐蚀状况分析

为全面了解某海底天然气管道的运行状况,保证天然气海管的安全运行,通过建立天然气海底管道仿真模型和腐蚀预测模型,分别对水露点含水量状态和饱和含水量状态下的不同典型工况进行分析,得出了天然气海管流动参数分布规律、流型、积液量、水合物生成以及管道腐蚀情况。结果表明：在两种含水状态下,海管运行参数均在设计范围之内,且均无水合物生成;水露点含水量状态下积液量几乎为0,管内流型为单相流,仅立管处有轻微腐蚀;饱和含水量状态下积液量较大,管内流型为分层流,整个管道均会发生中度腐蚀。该分析结果可为海底天然气管道采取有效的防护措施提供参考依据。     

“管中管”埋地管道的腐蚀分析及防腐措施

通过对“管中管”管道的现场调查和室内分析，发现管体腐蚀主要是由保浊国层内进水致使电化学腐蚀引起的。     

埋地钢质管道交流腐蚀的评价准则

强电线路对埋地钢质管道产生交流干扰进而诱发交流腐蚀的问题日益凸显。预测交流腐蚀发生的可能性时,国内以交流电位为评判指标,欧洲以交流电流密度为主要评判指标,两者均有标准可依。以某交流腐蚀管道为例,依据国内外相关标准对其交流电位、交流电流密度、保护电位和保护电流密度等参数进行测试和计算,比较了两种交流腐蚀评判指标的适用性,证明了以交流电流密度为主要评判指标的交流腐蚀评价准则具有更高的精确性,以及在交流干扰条件下传统的-850mV(CSE)保护电位评价准则的局限性。     

交流杂散电流对长输管线钢腐蚀行为的影响

采用电化学技术和失重法研究了管线钢在两种碳酸盐溶液中的交流杂散电流腐蚀行为。在稀／浓两种碳酸盐溶液中,电化学实验结果表明：管线钢的极化行为表现为极化曲线发生电流振荡现象,振荡幅度随交流电流密度与直流电流密度的比值增大而增大,在腐蚀电位±100mV附近振荡最为显著。腐蚀失重实验结果表明：当交流杂散电流密度为0～20A／m^2时,发生均匀腐蚀且速率较小;当交流杂散电流密度为20～100A／m^2（浓碳酸盐溶液）或20～200A／m^2（稀碳酸盐溶液）时,发生均匀腐蚀且速率增大;当交流杂散电流密度为200～500A/m^2（浓碳酸盐溶液）或大于500A/m^2（稀碳酸盐溶液）时,发生局部点蚀。交流杂散电流造成的腐蚀量约为相同直流杂散电流造成腐蚀量的1％。     

复杂腐蚀环境下HT-PO管道修复技术的应用

为了解决塔河油田集输管道在高H2S、CO2服役环境下短期内即产生腐蚀穿孔的问题,采用耐腐蚀管材耐热聚乙烯（HT—PO）管对现役管道实施内衬穿插修复。介绍了内衬管外径、壁厚及承压能力、流通能力的设计依据和计算方法,对内衬穿插工艺和施工工艺过程进行了阐述。该技术可以应用于因建筑物或水域等敷设受限条件下的管道修复,避免全线开挖更换,不但修复成本低,施工周期短,而且修复后的管道在复杂腐蚀环境下的适用性更强,可为类似油田集输管道防腐修复提供参考。（表1,参6）     

埋地管道交流腐蚀的实验室评价方法

针对长期以来埋地管道交流腐蚀评价只能依赖现场测取的交直流参数且准确性欠佳的问题,提出了一种埋地管道交流干扰腐蚀的实验室评价方法.通过现场测取实际管道的交流干扰信号,在实验室使用取自管道沿线的土样进行大范围交流腐蚀模拟实验,评价埋地管道在现场交流干扰条件下的真实腐蚀风险.研究结果表明:采用对称电路和数字信号处理技术,可以实现在实验室内精确模拟实际管道在交流腐蚀和阴极保护条件下的腐蚀速率;通过覆盖现场测量数据的交流干扰腐蚀失重实验,可以最大程度地在实验室内实现埋地管道交流干扰的腐蚀风险评价与表征.     

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...     

玻璃钢油管在高温高压环境下的耐腐蚀性研究

玻璃钢管使用的可靠与否关键在于所选管材的化学稳定性，它在实际应用中最常遇到的玻璃是高温高压状态，利用１００ＭＰａ的高温高压釜对两种固化剂类型的玻璃钢油管在不同介质环境中进行了浸泡试验，分析研究了高温高压介质环境对材料的吸湿性，硬度，湿态弯曲强度的影响。比较了不同材料在不同试验条件下浸泡前后的综合性能变化，据此可较为准确地选择出适合于不同环境的玻璃钢管材。     

干气管道内腐蚀直接评价方法与应用

干气管道内腐蚀直接评价(DG-ICDA)是国外常用的一种长输天然气管道完整性评价方法,但在国内尚未应用于工程实际.介绍了该方法的应用范围和实施步骤,分析了应用NACE SP 0206内腐蚀直接评价方法存在的问题.通过实例分析,提出了内腐蚀直接评价方法在现场应用时的注意事项.指出内腐蚀直接评价应与管道风险评价相结合;计算管段临界倾角时尽量采用范德华方程,并根据管道每日工艺参数计算水汽积聚的每日临界倾角.建议加强对管道内腐蚀直接评价技术的研究与应用,以提高管道内腐蚀的预防性管理和维护水平.