美国油气管道基本失效概率评估方法及启示

为充分利用油气管道历史失效数据,减少失效概率评估过程中的主观性,提出油气管道基本失效概率的概念及评估方法。对美国管道及危险物品安全管理局数据库的油气管道里程数据、事故数据及失效因素数据进行全面分析,采用基于事故统计的方法评估油气管道基本失效概率。结果表明:美国危险液体管道、输气集气管道、配气管道发生一般事故的基本失效概率分别为1.29次/(10^3 km·a)、2.17次/(10^4 km·a)及4.08次/(10^5 km·a),发生较大事故的基本失效概率分别为4.58次/(10^4 km·a)、1.41次/(10^4 km·a)及2.38次/(10^5 km·a),发生重大事故的基本失效概率分别为9.09次/(10^6 km·a)、9.79次/(10^6 km·a)及1.11次/(10^5 km·a)。美国基本失效概率可作为油气管道失效概率评估的基准线,也可作为风险可接受标准的依据,但不能直接应用于中国管道风险评价,需对其进行修正,建立适用于中国管道的失效数据库。     

输油管道的风险评价

考虑油气管道运行中的风险因素,应用风险评价的指标模型,对一条输油管道进行了风险评价.模型中的失效可能性包括内、外腐蚀、第三方破坏、地面移动、设计/材料、运行等六个子模块,失效后果考虑了对环境、高价值地区和居民的影响.模型的因素权重由该管道以往事故统计分析确定.依据风险相同的原则和管道的实际情况,对管道进行了分段,对每一段管道确定了管道失效可能性和失效后果,并进行了风险敏感因素分析,识别风险源.基于风险评价结果,给出了该管道沿程风险分布和相对风险等级,指出腐蚀、第三方破坏以及施工时的误操作(管道建设施工遗留问题)是该管道的主要问题.风险评价的结果可以该管道的完整性管理提供参考.     

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)     

海底管道起吊时最佳吊点位置的选择

针对海洋管道的施工情况，提出了确定管中应力和吊点位置选择的两个问题。根据材料强度，认为起吊引 的管中应力不宜超过许用应力。为此，分析管子起吊的受力和变形，是选择海洋管道最佳起吊位置的保证。利用材料力学方法对此问题进行了分析。在应力分析中，研究了集中载荷单独作用、均布载荷单独作用端口位移条件等问题，并给出了相应计算公式；对于最佳吊点位置，除给出计算公式外，还以曲线形式给出了管中最大应力、悬空长度和提     

美国油气管道的安全管理体系研究

美国油气管道安全立法有几十年的历史,管道安全法载入联邦法典.2002年通过了增强管道安全性的法案,2006年又通过了管道检测、保护、强制执行和安全法案.美国运输部的管道安全办公室和国土安全部的运输安全管理局采用系列战略促进管道公司遵守安全标准,增强对油气管道防恐怖袭击的监管与指导.美国还通过建立统一呼叫系统、国家管道地图系统、公众教育机构等促进管道安全.从油气管道安全管理的立法、联邦机构对油气管道的管理模式及其活动以及各州对管道的管理等方面,研究了美国油气管道的安全管理体系,介绍了我国与管道安全有关的法规,指出我国可以从美国对油气管道的安全管理中得到启示,重视油气管道安全的立法,完善油气管道的安全管理体系.     

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.     

大型油罐基础沉降国内外评价标准对比

基础沉降对大型油罐的运行安全造成严重影响,特别是罐周不均匀沉降。以我国某油库在役储罐的实测沉降数据为基础,分别采用国内外储罐基础沉降控制标准SH／T3123-2001、SY／T5921-2011、API653-2009及EEMUA159—2003对其进行安全评价。建立储罐沉降的有限元计算模型,分析基础不均匀沉降对储罐强度的影响。对比有限元计算方法,评价国内外标准的差异性,结果表明：国内外地基沉降控制标准对储罐沉降的要求较保守,特别是我国标准SY／T5921-2011,比API653—2009和EEMUS159—2003对沉降量的要求更加严格。此外,目前国内外相关规范规定的储罐地基沉降指标不尽合理,沉降标准的制定应充分考虑储罐结构对地基变形的响应。（图11,表5,参12）     

长输管道完整性数据模型及其建立

数据管理是管道完整性管理的基础。对比现有管道数据模型,结合国际上管道完整性管理的理论和应用方法,以我国长输管道完整性管理的实施经验和发展需求为出发点,充分利用APDM模型的数据集合划分和空间信息管理的优势,建立长输管道完整性数据模型。该模型重点针对事故侵害、识别评价、检测评估、海底管道等数据集的数据结构进行构建,细化管道缺陷、侵害来源、检测方式、高后果区、风险及完整性评价信息等要素,统一管道数据类别从属、拓扑方式、格式精度等的参考标准。同时,拓展建立数据字典,结合Geodatabase空间数据库技术,确立中心线特征和沿线要素的表示规则,开发管道完整性管理数据库。长输管道完整性数据模型在某原油管道完整性管理中开展了应用,基本满足该管道的数据管理需求。     

天然气长输管道泄漏爆炸后果评价

由于腐蚀、自然破坏、人为破坏及本身缺陷等因素,输气管道易发生泄漏事故,其中蒸气云爆炸造成的失效后果最严重。为了评估天然气长输管道泄漏爆炸造成的物料损失、人员伤亡及财产损失,结合工程实例,对3种定量失效后果评价方法进行对比分析,确定了它们的应用条件和适用范围。分析认为:API 581失效后果评价方法评估步骤清晰简明,考虑因素全,应用范围广,评估结果优于ASME B31.8S-2001失效后果评价方法和爆炸超压-冲量法。该结论可为管道风险评价和完整性管理提供参考依据。     

含凹陷管道全尺寸爆破试验北大核心

为了准确评定凹陷管道的承压能力,开展了含凹陷管道全尺寸爆破试验。试验得出凹陷管道的变形、凹陷区域应变及裂口特征等信息,从而分析凹陷管道失效行为与机理。结果表明:管道存在的凹陷,在提压后凹陷区域相比远场发生了较大应变,加剧了凹陷周围的应力集中。通过全尺寸爆破试验,确定了管道的屈服压力为10.1 MPa,爆破压力为10.5 MPa,结合相关标准与设计规范,确定试验用管段的许可承载压力为3.88 MPa,为保障管道的安全运行与工程决策提供了技术参考。