油气输送用焊接钢管可靠性评估方法

笔者研究并建立了焊接钢管焊缝漏检缺陷的概率分布模型及材料性能、输送压力的概率分布模型 ;采用失效评估图 (FAD)技术 ,引入可靠性理论 ,建立了油气输送管线用焊接钢管的可靠性评估模型和方法 ,即基于FAD技术的Monte Carlo方法 ;计算得出西气东输用焊接钢管的失效概率低于 10 -5,可靠度超过 0 .99999,达到DNVRPF10 1标准对管道可靠度的要求。     

含环向裂纹管道三通的塑性失效载荷

采用弹塑性有限元方法，系统分析了内压载荷下含环向裂纹管道三通的塑性失效载荷。探讨了管道三通塑性失效有限元分析中的建模技术，包括变形参量选取，网格收敛性研究等。给出了塑性失效载荷随裂纹尺寸变化的规律，以及不同裂纹位置(包括肩部和腹部)对三通塑性失效载荷的影响。最后根据有限元数值解建立了简单的塑性失效载荷估算式，研究结果可为下一步含缺陷管件完整性评定提供参考数据。     

蒸汽管道环焊缝开裂失效的启示

石化公司蒸汽管道发生管道泄漏,通过对失效样品进行断口形貌、组织结构和理化性能等测试分析,发现泄漏处为直管段环焊缝焊趾位置发生周向开裂,各层焊道靠近熔合线母材侧位置存在大量的再热裂纹、未熔合等缺陷,且大量的孔洞沿着粗大晶粒的边界呈链状分布。此外,焊缝韧性不足,也是导致失效的内在因素。结果表明管道安装质量问题比较突出,应在管道的现场环焊施工过程中,加强监督管理,严格执行工艺规范,提高环焊接头无损检测比例,并建议适当抽样进行理化性能验证。     

公用热力管道缺陷成因分析及安全评定

介绍了某热电厂公用热力管道全面检验中发现的裂纹和未焊透两类缺陷.通过受力分析计算出管道在运行状态下的应力分布状况,详细分析了螺旋缝埋弧焊钢管在制造过程中产生裂纹的各种因素,指出应该重视焊接钢管的焊接质量检测.利用GB/T19624-2004<在用含缺陷压力容器安全评定>中给出的压力管道直管段体积缺陷安全评定方法,对环焊...     

一起氨制冷系统管道断裂事故的原因分析

制冷系统的库房回气管道发生了断裂失效,断裂位置在环焊缝中心且断口平整,焊缝存在未焊透缺陷。管道采用管束整体发泡保温,增加了管道的刚性,不利于管道的位移补偿。通过对管道材质进行分析,化学成分和力学性能符合设计要求。对管道受力状态进行分析并进行应力计算,结果表明,管道焊接接头未焊透,削弱了焊接接头的承载能力。管道在"冷缩"时不能补偿而产生较大的拉应力,导致在管道强度薄弱的焊接接头处发生断裂失效。     

基于事故管道断后碰撞痕迹的轴向载荷研究

针对典型油气管道焊缝事故案例,基于管道断口特征和现场痕迹,推断管道轴向承载和环焊缝开裂失效过程,是揭示管道环焊缝失效机理的途径之一。本文以某X70管道环焊缝开裂事故为例,根据管道断口碰撞痕迹,采用有限元仿真分析方法,通过反演推算方式研究了管道开裂后的运动碰撞过程,确定了管道开裂前的轴向承载情况。结果表明：管道环焊缝位置断裂前的轴向应力范围约为590～640 MPa,此时环焊缝的轴向应力已超过管道自身的屈服强度。该研究为事故管道轴向承载评估提供了一种估算方法。     

内压、弯矩组合载荷作用下未焊透管道的安全评价方法研究

未焊透缺陷是压力管道焊接接头常见的一种缺陷,严重时可导致管道的承载能力明显降低,进而引发严重的安全事故。为了研究未焊透缺陷对管道安全性的影响,提出了采用非线性有限元分析方法,对含未焊透缺陷压力管道的影响因素进行简化,通过研究其极限内压和极限弯矩随未焊透深度、环向长度等影响因素的变化规律,进一步获得了单一载荷作用下的含未焊透缺陷压力管道的极限载荷估算公式和极限载荷曲线簇。最终在试验验证基础上建立一种未焊透管道的安全评价方法,并通过试验验证结果表明该方法可用于含缺陷工业管道的安全评定是可行的。     

螺旋焊缝超声波检测时的定位修正

目前．螺旋焊缝越来越多地应用于简体和管道生产中，尤其是螺旋焊压力管道的应用日趋广泛，然而在压力管道安装过程的监督检验中．对环焊缝的射线底片抽查中经常发现与环焊缝一起曝光的螺旋焊缝中。存在比较严重的超标缺陷，以未熔合居多，这可能与螺旋焊钢管的生产工艺有关。而且，螺旋焊缝的内部质量检测都是利用工业电视，其灵敏度比X射线低，且对未熔合之类的面积性缺陷不敏感。     

侧向载荷作用下X90管道局部屈曲研究

为了获取X90高强度管道局部屈曲临界载荷随管道尺寸、内压及管材参数的变化规律,基于ANSYS建立了侧向载荷作用下X90管道局部屈曲有限元数值模型,分析了X90管道局部非线性屈曲模态及特点,探讨了管道参数及管材性能参数对屈曲临界载荷的影响。研究结果表明:管道屈曲临界载荷随管径及壁厚的增大而增大;随内压的增大呈现先增大后减小的趋势;随材料幂硬化指数的增大而减小,同时还会受到环向应力的影响,环向应力越大,其随幂硬化指数减小的速率越快;管材屈服强度的提高可以在一定程度上提高X90管道的抗屈曲能力。研究结果可为X90管道的设计提供理论基础和参考。     

含腐蚀凹陷压力管道极限载荷数值分析

为评估含腐蚀缺陷的凹陷压力管道的安全性,用有限元弹塑性分析法,建立管道数值计算模型。研究管道缺陷长度、深度、宽度、压头直径、下压深度和初始内压等敏感性参数对含腐蚀凹陷管道极限载荷的影响。基于PCORRC法,推导多因素失效评价公式基本形式。用非线性回归分析法,拟合公式中的待定系数。结果表明,除缺陷宽度外,其余因素对极限内压影响较大;随缺陷深度、下压深度和初始内压的增大,极限内压均呈减小趋势;压头尺寸与缺陷长度相对大小不同,极限内压变化规律存在差异;失效评价公式计算值与数值模拟结果吻合度较高,相对误差较小。     

一起ERW钢管质量问题的分析

笔者在某长输管道安装射线底片审查时发现,在ERW钢管环缝边缘出现一条长20mm左右的直线状缺陷,位置在ERW钢管纵焊缝附近,缺陷黑度较大,有局部开裂现象,初步判断系钢管制造质量问题。     

含热熔孔洞缺陷的埋地聚乙烯管道应力分析及寿命预测

为了研究聚乙烯（PE）管道热熔孔洞缺陷与寿命之间的关系,基于Ansys软件对埋地状态下的含有热熔孔洞缺陷的PE管道进行应力分析,得到了含热熔孔洞缺陷的PE管道在不同内压下的最大Mises应力、环向应力和径向应力的变化数据;依据应力分析数据,使用Matlab编写程序,根据Suleiman双曲本构模型对PE管道进行了寿命预测。研究结果表明:含有热熔孔洞缺陷的PE管道,其最大应力随管道内压的增大而增大,寿命随着管道内压和缺陷体积的增大而减少,含缺陷管道寿命和内压关系可使用双对数函数来进行描述;使用应力分析和寿命预测相结合的方法,可以得到不同缺陷的PE管道寿命-内压关系式。     

油气储罐罐壁焊缝静载拉伸检测试验研究*

为建立磁记忆信号与罐体焊接缺陷演变的对应关系,获得以非接触方式检测焊缝处的磁记忆信号来实现对罐体的早期预警和无损检测技术,开展罐壁焊缝试样静载拉伸试验,研究油气储罐在静载拉伸过程中焊缝的磁记忆信号变化规律,并结合有限元模拟仿真进行磁场分布规律的分析。结果表明:磁记忆信号梯度值会在焊缝缺陷处产生突变;随着裂纹深度的增加,磁记忆信号梯度峰峰值呈线性增加,并且峰值随着拉伸载荷的增加而线性增加。     

内压作用下含体积型缺陷弯管极限载荷研究

油气管道一旦发生泄漏失效容易引发爆炸等灾难性事故,而管路中的弯管段是容易发生失效的部分,弯管段承载能力的高低将影响整个管道系统的安全性。为了解决油气管线中弯管的失效问题,考虑几何和材料非线性,建立内压作用下含体积型缺陷弯管的有限元模型,并与爆破试验结果对比验证模型的有效性,确定管道的失效判定准则。研究表明影响弯管极限载荷的主要因素有缺陷的几何尺寸、相对位置以及弯曲半径。基于模拟计算,讨论各因素对含缺陷弯管极限载荷的影响规律,通过对计算结果进行非线性拟合,提出内压作用下含体积型缺陷弯管的极限内压预测公式。该公式将为含缺陷弯管的剩余强度评价和完整性评价提供一定依据。     

含腐蚀缺陷的X80高钢级管道失效评估研究

综合对比分析了ASME B31G、RSTRENG、DNV RP-F101等6种含腐蚀缺陷管道剩余强度的评估方法。将各方法应用到含腐蚀缺陷的X80高钢级管道进行失效压力预测,并将计算结果与全尺寸爆破实验结果进行对比,研究不同评估方法评估结果的准确性,以及管壁厚度、缺陷深度比和流动应力取值对评估结果的影响。研究结果表明,DNV RP-F101、PCORRC和LPC-1这3种方法更适用于含腐蚀缺陷的X80高钢级管道的失效评估。     

基于韧性损伤模型的管道凹坑缺陷应变评估

为提高管道凹坑缺陷应变评估方法的准确性,基于韧性断裂模型和损伤力学,建立管道凹坑损伤评估模型。结合有限元方法,研究2种典型凹坑缺陷(平滑型凹坑和曲折型凹坑)不同区域的损伤程度,计算在不同管规格和内压下的凹坑缺陷临界失效应变。数值模拟结果表明:不同类型凹坑的各部位损伤程度不同,且可能产生裂纹的部位也不同;不同管规格之间的临界失效应变差别较小;由于内压的回弹作用,不同内压下的非约束型凹坑的临界失效应变不同,可进而得到内压和临界失效应变的拟合关系;凹坑缺陷的应变评估需要将凹坑分为约束型和非约束型,选用不同的应变标准分别予以评估。     

基于内检测评价的管道安全维修决策

为科学合理地制定管道维修维护计划,研究含腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法的估计维修因子(ERF)曲线,分析不同方法的适用性,提出腐蚀速率分段求解和基于边界条件约束的管道安全维修时限概念;依据检测深度、缺陷位置、其他缺陷影响等因素,定性评价凹陷是否可接受;采用SHANNON方法 ERF曲线量化分析含制造缺陷管道的剩余强度;在此基础上,制定不同缺陷的维修决策判定准则,形成一套全新的管道安全维修决策技术;最后,以某管道为例,分析管道的内检测(ILI)数据,验证成套技术的适用性。结果表明:用该套技术能确定管体各类缺陷的安全维修时限和维修响应等级。     

基于模拟的腐蚀管道可靠性分析

腐蚀失效是压力管道失效的主要模式之一。通常采用腐蚀管道剩余强度估算的方法 ,评价腐蚀管道的安全性。腐蚀管道的剩余寿命则采用可靠性理论计算得到。以各种局部腐蚀缺陷的评定方法来建立模拟模型 ,直接采用蒙特卡罗模拟可以计算得到不同时间下的管道的失效概率 ,同时根据目标可靠度来确定腐蚀管道的剩余寿命。含多个腐蚀缺陷的管道的失效概率需要考虑缺陷间的相关性。采用模拟方法可以计算失效概率的秩相关 ,避免采用独立假设来计算管道的失效概率     

压力容器及压力管道盲板强度校核及检验分析

鉴于现有标准对压力容器及压力管道盲板的设计、制造、安装、检验均无具体明确的规定,本文章结合压力容器、压力管道和金属监督规程等标准,从盲板的选材、强度校核、坡口形式、焊接工艺及热处理工艺、焊接质量、无损检验、在役机组盲板及焊缝的监督管理和安全评估等几个方面进行了详细阐述,旨在提供压力容器及管道盲板的设计和监督检验依据,减少由于盲板焊缝失效造成的事故发生。     

钢制环氧套筒修复环焊缝缺陷管道影响因素研究

为研究钢制环氧套筒不同结构参数对X80管道环焊缝缺陷修复补强效果的影响,基于ANSYS有限元软件建立钢制环氧套筒修复含环焊缝缺陷X80管道的有限元模型,在内压与弯矩荷载联合作用下进行有限元模拟,并验证该模型的有效性及准确性。研究结果表明：随着钢制环氧套筒厚度(H)和长度(L)的增加,修复补强效果逐渐加强;当厚度(H)和长度(L)达到一定值后,修复补强效果不再改变;随着环氧树脂厚度(δ)的增加,修复补强效果逐渐变差;采用环氧树脂厚度为15 mm且钢制环氧套筒厚度和长度分别为27,1 800 mm时,对直径为1 016 mm且壁厚为15.3 mm的含环焊缝缺陷X80管道的修复效果达到最优。