基于有限元的含腐蚀缺陷原油集输管道剩余强度研究*

为研究含腐蚀缺陷原油集输管道的剩余强度,以延长油田集输系统常用的20#管线钢为例,采用ABAQUS建立1/2腐蚀管道有限元模型,研究单个均匀腐蚀缺陷对集输管道剩余强度的影响,分析缺陷位置、缺陷长度、缺陷宽度和缺陷深度的影响规律,并采用Matlab对缺陷长度和缺陷宽度角的模拟结果进行拟合,拟合确定系数R2均达99.0%以上。结果表明:集输管道的剩余强度受缺陷位置的影响较小;随着缺陷长度的增加先减小后保持不变,随着缺陷宽度的增加先略微增加后保持不变,建立缺陷深度分别为1.5,2.0,2.5 mm的有限元模型,得到缺陷临界长度分别为210,140,130 mm,缺陷宽度角分别为56°,57°,141°;剩余强度受缺陷深度的影响最大,会随着缺陷深度的增加而减小;缺陷深度越大,缺陷长度和缺陷宽度对剩余强度的影响越大。     

埋地管道缺陷的自漏磁场计算方法研究

基于现有的埋地管道缺陷自漏磁场计算方法把缺陷处的磁荷假设为均匀分布,对于计算结果与实际检测存在较大误差的问题,通过采用ANSYS软件对管道缺陷进行有限元分析,根据材料力磁关系和磁荷理论,提出1种考虑磁荷实际分布的缺陷自漏磁场计算方法,并将该计算方法应用在某埋地管道磁记忆检测中。研究结果表明:该方法计算结果与实际值之间的峰值相对误差为6.9%,相对于现有方法16.4%的相对误差,准确度更高。研究结果有助于在管道磁记忆检测中,提高管道缺陷量化的准确性,对埋地管道缺陷非开挖识别与剩余寿命评价有重要意义。     

基于灰色支持向量机的湿天然气集输管道腐蚀研究

湿天然气集输管道系统运行时间长,管道腐蚀严重,失效泄漏事故频发,其系统风险评价面临诸多问题,因而研究其腐蚀率预测有重要意义。基于灰色支持向量机(GSVM)方法,综合考虑管道材质及其各种影响因素,对其进行灰色相关分析,并根据结果选取有较高相关度的影响因子作为输入变量,将腐蚀率作为目标输出函数,建立湿天然气集输管道腐蚀预测模型。并通过实证分析比较,发现用该模型计算出的管道腐蚀率平均相对误差较小,其预测结果与实际值吻合程度较高,使预测精度得到提高。     

腐蚀防护综合评价在输油管道检测中的应用

在详细分析埋地钢质管道腐蚀影响因素的基础上,采用层次分析法,确定影响管体腐蚀的外防腐层状况、阴极保护有效性、土壤腐蚀性、杂散电流干扰和排流效果的五个关键因素权重指标,构建科学合理的腐蚀防护系统综合评价体系,预测分析管体腐蚀状况,指导埋地钢质管道开挖坑管体腐蚀检测。本文介绍了一个成功的应用案例,该案例应用腐蚀防护综合评价成果,有效检测出管体腐蚀严重缺陷,说明在开展输油管道完整性检测时,通过层次分析法构建的腐蚀防护系统综合评价体系,有助于检验人员准确分析腐蚀缺陷的严重程度,提高检验的有效性和针对性,并为生产单位提供科学合理的维修计划。     

基于RS-SVM的城市埋地燃气管道外腐蚀情况评价

为提高城市埋地燃气管道外腐蚀情况评价的准确性,识别影响管道外腐蚀的主要因素,构建评价指标集,结合粗糙集(RS)与支持向量机(SVM)的优势,建立管道外腐蚀情况预测评价模型。给出具体评价步骤,包括收集样本数据、预处理数据、用属性约简算法筛选核心指标集、用SVM训练器训练数据,形成检验模型。以某条城市燃气管线为例进行实例验证和分析。结果表明:用RS-SVM模型预测评价管道的腐蚀等级与实际结果一致,传统方法预测管道腐蚀速率平均相对误差为14.1%,RS-SVM模型预测的平均相对误差为7.9%,较之传统方法精度更高。     

管道腐蚀安全评价模型特性研究

目前最常用的油气管道腐蚀安全评价方法为ASME B31G Modified、DNV RP F01、PCORRC、SHELL92。为了研究腐蚀管安全评价模型的特性,根据模型中使用的主要参数,研究了腐蚀缺陷长度、深度以及管道材料力学性能参数与管道失效压力之间的关系,并结合文献试验测试数据。结果表明:管道材料对模型预测结果影响最明显,四种模型中DNV RP F101的预测结果最接近实验值,SHEEL92模型预测结果最安全;ASME B31G Modified预测结果误差变化最大。本研究对于选择恰当的腐蚀管道安全评价模型,具有一定的指导意义。     

可变径管道漏磁检测有限元仿真与实验研究

为了更好地支持压力管道检验,降低事故率,本文基于漏磁检测原理,利用有限元分析软件建立了管道外漏磁检测模型,对管道漏磁检测进行了仿真计算,得到了缺陷处漏磁场特征曲线,模拟了圆柱形缺陷对管道外壁漏磁场的影响,得出了不同参数缺陷对漏磁场的影响规律,并且基于理论和有限元计算结果试制了可变径管道外漏磁检测仪的样机,利用该检测仪对壁厚为8mm的带有人工缺陷的管道进行扫描检测,研究不同参数缺陷对漏磁场信号的影响规律。结果表明,所得结果与有限元仿真的结果吻合良好,且缺陷检测精度及效果满足要求,另外,检测装置对内外壁缺陷检测同样可行有效,适合特种设备（压力管道）检测的工程应用。     

基于漏磁内检测与分级理念的管道完整性评价

为保证埋地油气管道的安全运行,结合漏磁内检测技术与分级评价理念,建立管道完整性评价模型。首先,根据管道风险评价及高后果区评价结果,选择待评价管段,经过清管、投放检测器、检测数据分析和检测结果验证等环节,获取可靠的检测数据。然后,将检测数据作为管道剩余强度评价的数据源,由低级评价方程到高级有限元分析,逐级对管体缺陷进行评价。最后,应用所建模型对国内某成品油管道的一个管段进行完整性评价。结果表明,漏磁内检测与分级评价能够实现良好的数据对接,检测出的缺陷目前均处于安全状态。     

基于漏磁检测数据的长输管道适用性评价

管道的适用性评价技术就是对含有缺陷的管道是否继续适用及如何继续适用的定量评价,对缺陷管道的检测和维修周期都有着重要的依据。考虑长输管道管体腐蚀检测最常用的漏磁通检测（MFL）技术,比较相关的标准,提出管道风险的＂木桶效应＂,即管道最危险点的承载能力决定着整个管道的承载能力。建立在役长输管道腐蚀缺陷检测基础上的适用性评价模型,并用工程算例验证,能直接处理漏磁通检测的管道数据,计算缺陷管道剩余强度,预测缺陷管道的剩余寿命。     

一种基于动生涡流磁场的钢质管道管体损伤外检测方法

钢质管道缺陷严重影响钢质管道的安全运行，目前大多数钢质管道检测方法效率较低，为提升钢质管道管体缺陷检测效率，提出一种基于动生涡流的管道缺陷高速磁检测方法，并对动生涡流磁场的检测原理进行解释。利用有限元，建立高速磁检测模型，分析动生涡流在管体的分布特点，及其与原磁场的相互作用；分析不同检测位置的磁场分布情况，选取最佳的检测位置。选用适合高速检测的多匝线圈传感器，以提高灵敏度和信号幅值。设计缺陷高速磁检测试验平台，开展不同速度、不同提离高度和不同种类缺陷(盲孔与刻槽)下的检测试验。结果显示：相较于其他检测位置，磁铁后方的动生涡流磁场强度较高，动生涡流磁场分布也较均匀，对缺陷的检测效果最佳，因此选取磁铁后方为检测点；在25 m/s的高速下，该检测方法对设置的几种缺陷仍有良好的检测效果；缺陷信号峰峰值与缺陷宽度、缺陷深度及检测速度均大致成正比；缺陷信号峰峰值与提离高度成指数关系，提离高度越大，峰值越小；缺陷信号峰峰值间距与提离高度大致成正比。综合研究显示，动生涡流磁场的检测方法与其他传统方法相比，在检测速度上有较大优势。     

普光高含硫气田集输管道冲蚀规律及预测模型研究

基于灰色关联分析方法,根据集输管道在线腐蚀监测数据,采用剪切应力表征湍流两相流动对管道内壁的冲刷作用,以湍流强度表征湍流传质强化对腐蚀的影响程度,同时集成普光气田集输管道室内静态腐蚀实验数据,建立了普光气田集输管道动态腐蚀预测模型,为普光气田集输系统腐蚀监测及安全管理提供了依据。     

电磁法在埋地管道磁记忆检测中的应用研究

为提高埋地管道磁记忆检测的准确性,减少外界因素对磁记忆信号的干扰,基于强化磁记忆检测技术,研究电磁法对埋地管道磁记忆的影响。首先,通过管道磁化原理,分析管道磁化强度随外磁场的变化关系;然后,建立电磁法下管道磁感应强度梯度模量的计算模型,并分析电流大小对磁感应强度梯度模量的影响;最后,在某埋地管道磁记忆检测中应用电磁法,并与地磁场下的检测结果进行对比。结果表明:在地磁场下,管道磁化强度的增长率较大;应用电磁法能加强管道的磁化强度,增大缺陷处的磁感应强度梯度模量,起到凸显缺陷处磁记忆信号特征和抑制干扰因素影响的作用,从而提高埋地管道磁记忆检测的灵敏度。     

基于Ansys的含未焊透缺陷管道剩余寿命分析

工业管道由于使用年限过长,外界环境腐蚀以及管道缺陷的影响,对其进行检测是保障后期安全生产的重要手段。为了预测整个管线的安全使用寿命,准确测量预测管道壁厚及管道剩余强度,充分利用检测数据,建立Ansys模型进行分析预测,以相应的评价规范计算结果,与管道实际工况进行对比验证。为同类型管道检测提供参考,减少检测成本,提高工作效率,减少后期安全隐患。     

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     

黄土塬区原油集输管道腐蚀检测及剩余寿命预测

为了识别壁厚减薄原因,掌握管道运行状态,以XFZ转油站至WTL联合站埋地集输管道为研究对象,绘制腐蚀开挖检测专题图,开展腐蚀产物特性、边缘腐蚀状态试验研究,预测管道剩余寿命。结果表明:目标管道以内腐蚀为主,腐蚀点沿内壁随机分布,腐蚀速度级别为"重",腐蚀程度级别为"严重";腐蚀类型为Cl+O_2+CO_2+H_2O环境下的垢下腐蚀,以溶解氧、CO_2腐蚀为主,Cl~-腐蚀为辅;腐蚀原因为介质含水率较高,流速偏低,水中含有溶解氧和CO_2,且Cl~-含量过高;目标管道最大剩余寿命为3.52年,平均剩余寿命为2~3年,F管段已达到剩余寿命极限需立即更换。     

基于贝叶斯网络的页岩气集输管道失效概率计算方法研究

页岩气集输管道运行压力和出砂量在生产过程中衰减显著，这导致管道失效概率不断变化，针对这一问题，采用贝叶斯网络方法，建立了页岩气集输管道失效概率动态计算模型。首先，分析页岩气气质特征、管道运行工况及失效原因，利用逻辑门的连接关系，建立了页岩气集输管道失效故障树；其次，基于贝叶斯网络与失效故障树的结构映射关系，将失效故障树转化成贝叶斯网络结构；然后，通过贝叶斯网络的参数学习，实现模型求解；最后，进行了实例应用。研究结果表明:该模型不仅可有效计算页岩气集输管道的失效概率，还能确定影响管道失效的关键风险因素，并且可通过调整节点的状态及概率分布，实现页岩气集输管道失效概率的更新。     

天然气管道失效个人生命风险评价技术研究

为研究天然气长输管道失效个人生命风险,提出一种以人员伤亡概率为指标的天然气管道失效后果风险评价方法。基于天然气管道的失效概率和失效致死长度参数,建立天然气长输管道生命风险评价模型。用该模型,对国内某城市住宅小区内带腐蚀缺陷的天然气管线进行定量风险分析。借鉴英国天然气输送公司数据,确定天然气管线个人生命风险值。案例证明,用所建立的天然气管道失效个人生命风险评价模型能够有效地分析带缺陷天然气管道失效后果,实现天然气管道的个人安全生命风险全定量评价。     

基于Faster R-CNN的海底管道智能检测方法

为提高海底管道缺陷及组件的检测精度并实现智能化海底管道安全检测,提出一种基于快速区域卷积神经网络(Faster R-CNN)的海底管道智能检测方法。首先,通过基值校正和分段映射-伪彩色化方法,将漏磁检测信号转化为伪彩色图,以增强漏磁信号的关键特征;其次,基于多模态数据增强来提升检测模型的泛化能力;然后,基于多模态数据增强后的样本训练改进的Faster R-CNN网络,建立最优的智能检测模型;最后,以试验场和渤海在役管道为例,验证所提方法的有效性。结果表明：所提方法的平均检测精度可达93.8%,相较原始的Faster R-CNN算法提高8%,且平均交并比达到0.75,能够精准地实现海底油气管道多目标检测,保障海底管道的安全运行。     

断裂力学法在油气管道腐蚀评价中的应用研究

为节省油气管道维修费用,预防油气泄漏事故,以均匀腐蚀油气管道为研究对象,建立管道剩余强度评价模型。管道均匀腐蚀发生后,应用弹塑性断裂力学法寻求断裂准则,深入分析环向和轴向应力,建立评价模型,判断缺陷可接受程度,若不可接受,则以管道最大允许工作压力值反映均匀腐蚀缺陷管道的承压能力。实证分析表明,管道外径与最大允许工作压力呈负相关关系,最小测量壁厚和屈服强度与其呈正相关关系。这些结果与实际情况较为吻合。     

最优加权组合模型在管道腐蚀预测中的应用

为构造海底混输管道腐蚀最优加权组合预测模型，针对传统非等间距GM(1,1)管道腐蚀预测模型中初始条件的选取问题，提出了新信息优先原理下的NEGM(1,1,τ)海底管道腐蚀速率预测模型，以充分发挥建模序列中各分量对预测系统的修正作用；引入ARIMA预测模型，在3个不同定权准则下与NEGM(1,1,τ)模型形成管道腐蚀加权组合预测模型，并通过评价指标函数实现组合模型的性能评价。研究结果表明:组合模型2的海底混输管道腐蚀速率预测值与实际值的平均相对误差为0.495 4%，评价指标函数RMSE,AARD和MAPE的值分别为0.1936%,0.1275%和0.595 3%，均优于其他2个准则下的组合模型。建立NEGM(1,1,τ)-ARIMA海底管道腐蚀速率最优加权组合预测模型，从多角度挖掘了管道腐蚀速率序列中的可靠信息，预测结果的可信度更高。