含裂纹缺陷油气管道失效概率定量评估

腐蚀是造成油气管道失效的重要因素,腐蚀缺陷包括体积型和平面型两大类,但目前针对以裂纹类为主的平面型缺陷油气管道风险的定量评估方法研究较少。本文基于API 579规范,结合结构可靠性理论,通过引入不确定性概念,建立了含裂纹类缺陷油气管道失效概率的定量评估方法,对悬跨疲劳等其他失效类型管道风险的定量评估具有借鉴意义;同时,就Monte Carlo方法求解失效概率的适用性进行了讨论,并通过实例分析表明,相对于一定的失效概率级别,需要达到一定的模拟次数才能保证运算结果的可靠性和稳定性,但两者的对应关系还有待进一步研究。     

含腐蚀缺陷埋地管道悬空段力学作用与可靠性分析

根据X65管线钢的Ramberg-Osgood本构方程以及土体的摩尔库仑模型,采用有限元软件Abaqus分别对裸露和未裸露的埋地悬空管道受力情况进行数值模拟,模拟得到埋地悬空管道应力和应变与悬空长度之间的关系,以及不同埋深条件下基于最大Mises应力和最大应变的管道安全悬空长度和极限悬空长度;针对带腐蚀缺陷的埋地悬空管道,提出减薄管道壁厚的计算模型,建立了基于应力失效判据的管道失效功能函数和极限状态方程,并利用蒙特卡洛法对管道结构可靠度进行计算,得出管道腐蚀深度和悬空长度对其可靠度的影响程度。该研究结果可为带腐蚀缺陷的埋地管道悬空段的安全性评价提供理论支持,为管道公司抢维修作业提供指导。     

成品油管道基于内检测的适用性评价与维修决策

目的 建立成品油管道基于内检测的适用性评价及维修决策方法.方法 针对某成品油管道内检测数据中的管道缺陷,进行缺陷尺寸特征与环焊缝关系等统计分析.考虑缺陷形态对管道安全运行的影响,结合国内外相关标准,制定成品油管道缺陷维修判定准则.结合缺陷强度评价、腐蚀速率计算以及剩余寿命预测,确定缺陷维修计划和再检测周期.结果 该管道内外腐蚀较突出,管道外部腐蚀缺陷分布相对较为均匀,而内部腐蚀缺陷分布较为集中.通过腐蚀缺陷点与最近环焊缝距离分析,发现疑似焊缝处防腐层补口失效3处.经评价分析,该管道建议无立即修复缺陷,所有93处腐蚀类金属损失缺陷计划响应时间都在5年内.通过管道适用性评价、腐蚀缺陷剩余寿命预测,确定管道再检测时间间隔为5年.结论 采用ASME B31G、分段腐蚀速率预测等方法实施管道完整性评价,并以此确定缺陷维修响应等级和时间具有较好的实施效果.当现场开展开挖修复工作后,应根据开挖测量结果修正管道缺陷维修计划.     

模糊复合抽检贮存数据的Bayes融合评估方法

目的 针对包含模糊样本的复合抽检型产品开展贮存寿命评估。方法 针对批次产品中的出厂失效数据和贮存失效数据,开展批次数据的相容性检验。通过出厂失效样本数随机化处理,量化贮存过程中模糊样本的不确定性。将出厂试验数据作为先验信息,贮存过程中的出厂试验数据作为观测信息,基于Bayes融合方法,更新出厂失效概率。通过更新后的出厂失效概率,确定模糊样本的组成,筛选出贮存失效概率样本。针对筛选后的样本,基于样本量加权最小二乘方法,开展贮存寿命评估。结果 将所提方法应用于某弹箭产品案例,有效评估了批次出厂失效概率及其估计方差,并给出了可靠寿命评估结果。结论 所提Bayes评估方法融合了出厂抽检数据和贮存抽检数据,有效解决了含模糊样本的失效概率估计问题,提高了估计的精确性,基于样本量权重的加权最小二乘法,考虑了样本的可信程度,提升了方法的科学性。     

基于贝叶斯网络分类的土壤盐渍化遥感监测

贝叶斯网络是一种将贝叶斯概率方法和有向无环图的网络拓扑结构有机结合的概率模型。采用贝叶斯网络分类对具有典型干旱特征的库车县土壤盐渍化情况进行监测，首先应用条件独立性测试原理建立贝叶斯网络结构，把研究区遥感数据进行离散化，然后应用贝叶斯定理作为分类原则，将每个像元分为像元最大概率的类别。研究结果表明该方法分类6种地类的整体分类精度达到96％，为该区盐渍地面积、空间分布等特征监测提供了较好的依据。     

基于Fuzzy-DBN的氨泄漏爆炸事故风险分析

传统的事件树、故障树和静态贝叶斯网络在事故风险分析中存在一定的局限性,动态贝叶斯网络对于描述多态性、相关性、时序性、交互行为的复杂系统在节点的安全风险以及预测未来一段时间内事故发生概率方面较为突出。提出将动态贝叶斯网络模型与模糊数学方法相结合的思路,分析氨制冷系统预防氨泄漏爆炸事故风险的方法。先根据氨泄漏爆炸事故故障树,利用GENIE软件建立了氨泄漏爆炸事故风险评估的模糊动态贝叶斯网络(Fuzzy-DBN)模型;然后利用模糊数学方法确定动态贝叶斯网络模型中的条件概率参数,利用动态贝叶斯网络算法推理计算各根节点发生的后验概率,并进行前向推理,预测事故发生概率;最后将该风险评估模型应用于某氨泄漏爆炸事故风险分析,通过案例分析验证了该模型的可行性。得出导致氨泄漏爆炸事故发生的关键火源因素及泄漏因素,并基于动态贝叶斯网络,根据氨制冷系统发生氨泄漏报警情况,对氨泄漏爆炸事故发生概率进行预测。     

基于重要抽样法的耐压球壳可靠性计算方法研究

目的 解决耐压球壳极小失效概率的可靠性计算问题。方法 在自适应Kriging的基础上,结合重要抽样法提出耐压球壳可靠性计算方法。该方法在较大失效概率下构建的Kriging模型基础上获得重要方向,在重要方向上计算得到较低失效概率下的设计点,以设计点为中心,构建小失效概率的Kriging模型,并通过此模型采用重要抽样法开展可靠性计算。结果 分别使用提出的重要抽样法和蒙特卡洛法计算了2个算例的失效概率,计算结果表明,该方法具有较高的精度和效率。使用该方法对某耐压球壳工作载荷下的失效概率进行了计算,计算得到该球壳失效概率为4.094×10^–96。结论 研究结果可为无失效方程下极低失效概率的可靠性计算问题提供参考。     

基于模糊贝叶斯网络的塔吊作业安全风险评估

为更准确地评估塔吊作业的安全状况,对后续的预防工作提供参考,采用模糊多态贝叶斯网络对塔吊作业的安全风险进行了评估。首先分析塔吊作业的工作机理和事故发生的原因,识别出4种风险事故类型、10种风险事件、12项风险因素,确定了塔吊作业安全风险评估指标体系;然后梳理指标之间的因果联系和规律性,构建贝叶斯网络结构,引入模糊集理论与概率分配的计算方法分别得出根节点的PPT和中间节点的CPT,运用贝叶斯网络分析工具Netica软件得出指标的各类风险等级发生概率,并逆向推理出影响最大的风险因素;最后通过案例分析,验证了该方法的可行性和合理性。结果表明:该方法能够对塔吊作业的安全风险进行评估。     

基于无损检测和概率的古代石拱桥结构可靠度评估

中国古代石拱桥由于其年代久远、结构复杂、露天保存以及可靠度评估过程中参数不易确定等特点,导致传统结构稳定性分析评估方法难以准确评估古代石拱桥结构实际响应和可靠度。提出一种基于无损检测和概率的古代石拱桥结构可靠度评估方法。该方法首先提出利用无损检测技术或工程地质类比法获取石拱桥结构物理力学参数并建立数值模型;然后基于无损检测数据或《工程地质手册》,利用敏感性分析方法确定对石拱桥整体结构响应影响较大的关键参数,即第一类关键参数,并根据参数先验分布提出不同的抽样方法,生成随机样本实现贝叶斯更新过程;最后通过ANSYS软件对桥梁结构的响应进行有限元分析,并利用可靠度分析方法计算出石拱桥结构可靠度指标,并根据相关标准对石拱桥结构安全与可靠度进行评估。以全国重点文物保护单位隋代赵州桥(大石桥)为研究对象建立简化模型,采用本文提出的可靠度评估方法计算得到目前赵州桥的可靠度为3.42,该桥梁安全等级为二级,该评估结果与实际情况基本相符,从而验证了本文方法的可靠性和可行性。该方法可规避传统物理力学检测过程中对石拱桥古建筑的损害,筛选出的关键参数合理,且数据更新处理充分考虑模型参数的不确定性,从而可更精确...     

基于多态模糊BN的石化动设备故障概率定量风险评估

石化行业的压缩机、泵等动设备故障模式多样,故障概率的不确定性较大,常用的风险评估方法无法实现对石化行业动设备失效概率的定量评估,限制了设备安全管理的准确性和有效性。基于贝叶斯网络(BN)可定量计算复杂系统失效概率的特点,利用故障模式与影响分析(FMEA)方法获取动设备风险事件的因果关系,将其映射为BN,并利用BN中节点的多态性,表征动设备子系统及零部件故障模式的多样性;利用模糊概率子集替代边缘概率精确值,表征了动设备零部件故障概率的不确定性,并提出可行的条件概率判断方法,从而形成了石化行业动设备失效概率的定量评估方法;最后以某站场的往复式压缩机为例,对建立的定量风险评估方法进行了实例应用。结果表明:气阀和气缸出现半故障的失效概率较大,分别为0.0040和0.0045;该类型压缩机故障时,阀片或弹簧损坏和轴瓦松动的可能性较大,其后验概率分别为1.15×10^-5和9.92×10^-6,符合实际情况,验证了该方法的有效性和可行性。     

引信步进应力加速寿命试验无失效数据情况贮存寿命评估

目的针对某引信加速寿命试验出现无失效数据情况无评估方法问题,开展贮存寿命评估研究。方法根据某引信特点和样品条件,选取采用步进应力加速寿命试验。因本次样品量过少,不能进行摸底试验来确定合理的应力和步长,加速寿命试验只能采用其预估值,因而试验结果出现了无失效情况。为此提出先对无失效数据按贝叶斯统计方法将零失效比率(失效数/样本数)数据转换为非降序失效比率的失效数据,再按有失效数据的处理方法评估贮存寿命。结果以此方法编制计算程序,对某引信无失效试验数据进行处理,评估其贮存寿命为20.1a。结论采用贝叶斯统计规律处理无失效数据的方法有效可行,解决了引信步进应力加速寿命试验无失效数据情况下的贮存寿命评估难题。     

某油气集输管线腐蚀失效分析

目的掌握管道腐蚀机理,有针对性地提出防腐方案。方法现场进行腐蚀管段截取和介质取样,采用腐蚀失效管段管材分析、腐蚀介质成分分析和腐蚀产物分析的试验方法,室内开展管道腐蚀失效原因检测和分析。结果失效管段内表面存在不均匀的沉积物,且部分位置发生了剥离脱落,存在裂缝。管道管材性能满足20#钢的性能指标要求。输送介质矿化度高,Cl-和SO42-含量高。腐蚀产物主要成分是几种Fe的氧化物和氢氧化物,如Fe(OH)2、Fe2O3和Fe O(OH)等,也含有部分氯化物和硫化物。结论管道在介质中主要腐蚀类型为腐蚀产物引起的闭塞腐蚀,介质内含有H2S,在含水条件下管道发生了O2和H2S腐蚀,最终使管壁减薄失效。     

基于相邻内腐蚀缺陷交互作用的油田注水管道剩余寿命研究

为研究内表面含多腐蚀缺陷的油田高压注水管道剩余寿命问题,采用现场腐蚀挂片试验得到注水管道内腐蚀速率并分析腐蚀缺陷分布规律,在此基础上通过有限元方法研究含不同尺寸的相邻内腐蚀缺陷管道的失效压力,得到油田注水管道的剩余寿命。结果表明,腐蚀缺陷深度越大,双腐蚀缺陷交互作用间距越大,当d/t≤0.4时,相邻腐蚀缺陷轴向间距的极限作用距离L_(lim)=2.0 mm;d/t≥0.6 mm时,极限作用距离L_(lim)2.0 mm;腐蚀缺陷越长,腐蚀缺陷之间交互作用越小,极限作用距离也越小。选取胜利油田8条注水管道为计算实例,可得管道的剩余寿命在1～5年范围内,其中2号和6号管道较为危险,在实际运行中应该加强关注和管理。     

一种考虑环境因素的自动步枪可靠性分析方法

目的 分析环境因素对于自动步枪系统可靠性的影响。方法 首先介绍贝叶斯网络理论,然后将自动步枪系统可靠性建模划分为刚性抛壳机构和弹匣供弹机构两大模块。在此基础上,从设计制造、使用因素和环境因素3个方面进行故障树建模。将故障树转化为贝叶斯模型后,基于给出的底事件失效概率和引入的环境影响因子,计算考虑环境因素带来的共因失效效应时自动步枪系统的可靠度。结果 从系统层面来看,环境因素的影响会使系统的可靠度下降8.1%。结论 在进行自动步枪的系统可靠性分析时,考虑由环境因素带来的共因失效效应更为符合实际情况,不考虑共因失效效应时,往往会高估子系统的可靠度。     

基于RBI技术的海洋平台设备完整性分析

通过对容器和管道的基础数据和工艺物流数据的整理分析,应用基于风险的检验(RBI)风险分析技术和专业风险评估软件,对海上采修一体化平台上9台容器设备和27条管道开展损伤机理和腐蚀机理等主要指标的分析,计算得出容器和管道的失效可能性、失效后果、风险等级、危害程度等量化结果,根据RBI评估结果制定了设备的检验策略,提出了开展设备设施完整性管理的建议.     

基于可靠性的围岩失稳规模预测

块体理论中,当结构面未能完全贯通所研究的岩体时,会形成无限块体。现有研究均将无限块体视作稳定的,认为其破坏的概率为零。假设结构面为薄圆盘状,考虑三组未贯通结构面和临空面切割的空间几何关系,确定岩体中形成棱台状的潜在失稳块体,并建立块体失稳的力学模型,推导出不同运动模式时块体的失稳判别式。结合构建的潜在失稳块体模型,提出了一种基于可靠性的潜在失稳块体失稳规模(即失稳体积范围)的预测方法:该方法利用Unwedge程序确定给定临空面尺寸和结构面间距下的最大三棱锥块体,其即为结构面在临空面上可能形成的最大块体;以此为基准,运用Monte-Carlo法分别求解不同线性比下结构面直径随机分布时生成块体的体积和安全系数;通过数据整合与分析,可获得不同体积的潜在失稳块体的形成概率和失效概率,并选取一目标失效概率为阈值,即可计算得到潜在失稳块体失稳体积的预测范围。以黄岛地下水封洞库为例,利用提出的预测方法,计算得到以目标失效概率为0.001时潜在失稳块体失稳体积的预测范围:巷道顶板为0~10.900m3,巷道左边墙为0~1.681m3,巷道右边墙为0~1.630m3。该预测结果可为地下工程设计与施工提供可靠的依据。     

埋地成品油管道绝缘接头漏电失效特征分析

目的 分析兰成渝成品油管道某管段绝缘接头漏电失效的原因以及对阴极保护有效性产生的影响.方法 通过电位测量、电阻测试、漏电率测试等方法对管道阴极保护系统中恒电位仪、绝缘接头绝缘性能等进行检测.对该管段进行阴极保护输出、绝缘接头两端电位等参数的返场调研检测,对绝缘接头失效部位管内腐蚀产物成分及形貌进行表征.结果 恒电位仪在清管前后的输出电压差为7.55 V,保护侧与非保护侧电位相同漏电率达90％.绝缘接头两端管段存在大量坑蚀,深度可达3～3.5 mm.绝缘接头垫片处附着大量腐蚀产物,主要成分为Fe3O4和FeOOH等有磁性、易导电的铁氧化物.结论 绝缘接头失效导致管道失去保护,原因是外防腐层破损,外部导电介质会造成管道电搭接;管道内部磁性导电腐蚀产物导致绝缘接头短接.     

基于PCA-PSO-SVM模型的海底多相流管道内腐蚀速率预测

针对海底多相流管道内腐蚀速率的预测问题,首先对影响该种类型管道内腐蚀速率的相关因素进行了分析,对PCA算法、PSO算法和SVM算法分别进行了介绍,提出了可用于海底多相流管道内腐蚀速率预测的PCA-PSO-SVM组合模型,在此基础上使用PCA-PSO-SVM组合模型对44组海底多相流管道内腐蚀速率的影响因素和管道内腐蚀速率数据进行了学习训练,对10组数据进行了预测,并将该组合模型与PCA-GA-SVM模型、PCA-LS-SVM模型和PCA-CV-SVM模型3种预测模型的预测结果进行了对比,以验证所提方法的可靠性和可行性。结果表明:温度对海底多相流管道内腐蚀速率的影响相对较大,压力对其的影响相对较小;使用PCA-PSO-SVM组合模型对海底多相流管道内腐蚀速率预测的平均绝对误差仅为1.848%,模型训练时间仅为3.17 s,这两项数据均小于其他预测模型,表明针对海底多相流管道内腐蚀速率的预测问题,PCA-PSO-SVM组合模型具有可靠性和可行性。     

基于屏障模型和故障树我国油气管道风险体系构建

为保障油气管道的安全高效输送,在对油气管道系统中存在的风险进行分析的基础上,概述了油气管道事故的致因机理,并归纳了油气管道系统中存在的风险因素,结合屏障模型和故障树分析,建立了一套适合我国的油气管道风险体系。首先,改进传统的屏障模型仅考虑人为因素分析的局限性,将环境因素、技术因素等纳入到油气管道事故的致因分析中,构建更加全面的油气管道作业过程的屏障集;然后,采用故障树确定屏障中的风险因素,并分析屏障失效对油气管道事故产生的影响;最后,根据屏障模型和故障树分析结果,构建了我国油气管道风险体系。该研究结果可为管道公司采取有针对性的安全管理措施提供决策支撑,对预防油气管道事故的发生具有重要的现实意义。     

51CrV4弹簧钢环箍断裂失效分析

目的研究51Cr V4弹簧钢环箍出现断裂失效原因。方法通过化学成分分析、力学性能分析、断口扫描分析、显微组织分析及能谱分析测试手段,对51Cr V4弹簧钢环箍的断裂模式及失效原因进行分析。结果长时间处于拉应力状态,致使51Cr V4弹簧钢环箍内表面棱边萌生裂纹源;同时,在腐蚀介质和应力的协同作用下,S元素加速腐蚀进程,腐蚀产物积累,加快腐蚀微裂纹的扩展,最终导致应力腐蚀断裂失效的发生。结论通过合理的选材、结构设计和防护工艺,严格控制原材料成分,降低应力水平和环境严苛度,使应力腐蚀出现概率大大减小。