灰色-马尔科夫链模型在埋地油气管道腐蚀预测中的应用

针对我国埋地油气管道泄漏事故发生频繁的现状,为了准确地预测油气管道的腐蚀状况,应用灰色GM(1,1)模型对埋地管道的管壁最大腐蚀深度进行预测,并结合马尔科夫链模型对管壁腐蚀的最大概率状态进行分析和预测,实现对埋地油气管道腐蚀现状和运行情况的科学评价和预测,并对模型精度进行检验。结果表明:在检测数据较少的情况下,该组合模型能够很好地预测油气管道的最大腐蚀深度和腐蚀状况,为管道的进一步维护、维修和检测提供参考依据,对于保障油气管道安全运行具有重要的指导意义。     

基于改进灰关联分析法的埋地管道土壤腐蚀性评

为了评价埋地管道的土壤腐蚀性,提出了应用改进灰关联分析和熵权法相结合的土壤腐蚀性评价方法。首先,在统计分析土壤腐蚀性诱因的基础上,构建土壤腐蚀评价指标体系和评价标准;其次,应用改进灰关联分析法计算土壤腐蚀性等级的关联度,利用熵权法计算各指标权重。然后,根据最大关联度原则判定土壤腐蚀性等级。最后,选取我国某油田长输油管线周围两个土壤测试点作为工程实例,评价结果与实际情况吻合。研究结果表明:该方法能够准确反映埋地管道的土壤腐蚀性状况,计算简单,科学合理,具有较好地适用性。     

基于改进灰关联分析法的埋地管道土壤腐蚀性评价

为了评价埋地管道的土壤腐蚀性,提出了应用改进灰关联分析和熵权法相结合的土壤腐蚀性评价方法。首先,在统计分析土壤腐蚀性诱因的基础上,构建土壤腐蚀评价指标体系和评价标准;其次,应用改进灰关联分析法计算土壤腐蚀性等级的关联度,利用熵权法计算各指标权重。然后,根据最大关联度原则判定土壤腐蚀性等级。最后,选取我国某油田长输油管线周围两个土壤测试点作为工程实例,评价结果与实际情况吻合。研究结果表明:该方法能够准确反映埋地管道的土壤腐蚀性状况,计算简单,科学合理,具有较好地适用性。     

成都市土壤腐蚀性评价与公用埋地管道防腐措施分析

本文以成都市为例,基于土壤腐蚀性指标(电阻率、p H值、含水量、含盐量和Cl-含量)的调查,采用评分法对土壤腐蚀性进行分析和评价。结果表明:成都市土壤采样点的电阻率、p H值、含水量、含盐量、Cl-含量分别介于52~270Ω·m、4.50~7.73、9.70%~22.49%、0.05%~0.61%、0.0036%~0.0089%之间。根据单因素方差分析,各指标在城市不同方位和不同圈层无显著性差异;此外,成都市土壤采样点腐蚀性评分为9.5,属于中等腐蚀水平;其腐蚀性评分在不同圈层上无显著性差异,但是在方位上,具有显著性差异,尤其是在成都西面,土壤腐蚀性相对更高。综上所述,在成都市公用埋地管道建设和运行过程中,需从质量控制、防腐技术、防腐检验与检测等方面做好相应的防腐措施。     

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KPCA-ALO-WLSSVM的埋地管道外腐蚀速率预测北大核心CSCD

为提高埋地油气管道外腐蚀速率预测精度,建立了一种基于KPCA-ALO-WLSSVM的埋地管道外腐蚀速率预测模型。以沿川气东送管线所做埋片试验获取的数据为例,首先利用核主成分分析(KPCA)对管道外腐蚀影响因素进行处理,以重构的综合指标作为模型的输入值;然后利用加权最小二乘支持向量机(WLSSVM)对外腐蚀因素和速率进行仿真建模,并利用蚁狮优化算法(ALO)对WLSSVM建模中的参数进行寻优。结果表明:KPCA提取了累计贡献率为97.84%的3个主元,减化了建模过程的复杂性;所构建的ALO-WLSSVM外腐蚀速率预测模型的平均相对误差为4.390%,均方根误差为0.276,各项指标均优于其对比模型,证明了本模型具有更好的学习性和更高的拟合效果。     

金属埋地管道腐蚀泄漏及大气扩散过程推理模型研究

为了定量评估埋地金属管道腐蚀泄漏的风险,将贝叶斯网络和蒙特卡罗模拟方法用于计算管道腐蚀泄漏及扩散范围概率。建立了埋地金属管道腐蚀泄漏贝叶斯网络,量化了各事件之间的关联。在已知先验概率的基础上,运用贝叶斯概率计算得到管道腐蚀泄漏的后验概率值。利用蒙特卡罗模拟方法对泄漏后气体扩散范围进行了数值模拟,给出了主要模型变量的概率密度函数,得到了扩散区域范围概率分布特征。研究结果表明,管道腐蚀泄漏过程受输送介质和土壤腐蚀性、防腐措施有效性和大气扩散条件的影响,具有较大的不确定性。分析方法考虑了模型参数随机性对计算结果的影响,评估结果可以用于比较不同条件下埋地金属管道腐蚀泄漏扩散的风险。     

水平接地极泄散雷电流对临近埋地管道危害影响分析

为分析水平接地极泄散雷电流对临近埋地管道产生的暂态电磁干扰危害,通过EMTP软件建立水平接地极和埋地管道模型,考虑水平接地极与管道间的感性耦合和阻性耦合,采用多元回归分析法讨论土壤电阻率、水平接地极与管道间距、管道埋深、雷电流幅值等因素对管道防腐层感应电压的影响,最后讨论感应电流对管道腐蚀的影响。结果表明:离雷电流注入点越远,管道防腐层感应电流和感应电压幅值越低;感应电压受土壤电阻率、水平接地极与管道水平间距、管道埋深、雷电流幅值等因素影响明显,与土壤电阻率和雷电流幅值呈正相关,与管道埋深和水平接地极与管道水平间距呈负相关;土壤电阻率对管道腐蚀程度影响较大,土壤电阻率越低,管道腐蚀越严重;为保护防腐层和管道安全,水平接地极与管道间需保持一定安全距离。     

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。     

基于熵权可拓理论的管道坡面水毁危险性评价

为预防油气管道运营过程中发生坡面水毁地质灾害,对油气管道进行坡面水毁危险性评价是必要的。依据可拓理论建立坡面水毁危险性评价物元模型,计算出各评价指标关联函数,采用熵权法对各评价指标进行赋权,最后得出危险等级。选取河西走廊高台地区的11条坡面冲沟作为评价对象,将该方法评价结果与管道公司软件评价结果进行对比。结果表明:就高台地区11条坡面冲沟危险性而言,基于熵权法与可拓理论相结合得到的管道坡面水毁危险性评价结果与用管道公司的软件得到的评价结果相吻合。     

Corrosion failure probability analysis of buried gas pipelines based on subset simulation

Corrosion is the main reason for the failure of buried gas pipelines. For effective corrosion failure probability analysis, the structural reliability theory was adopted in this study to establish two calculation models for pipeline corrosion failure: the pressure failure model and von Mises stress failure model. Then, two calculation models for the corrosion failure probability were established based on a corrosion depth growth model obtained from actual survey data of soil corrosion characteristics. In an example, Monte Carlo simulation (MCS) and subset simulation (SS) were used to analyze the corrosion failure probability of pipelines, and the results were compared. SS can compensate for the shortcomings of MCS as it has higher computational efficiency and accuracy. Therefore, SS was adopted to simulate variations in the corrosion failure probability of buried pipelines with the service time for the two failure probability calculation models, which were applied to a natural gas pipeline located in a chemical industry park in Zhuhai, China. A sensitivity analysis was carried out on the relevant parameters that affect the failure probability. The results showed that multiple loads caused by the covering soil, residual stress, temperature differential, and bending stress have a non-negligible effect on the pipeline reliability. The corrosion coefficients gradually become the most important factors that affect the failure probability with increased service time. The proposed methodology considers the actual operating conditions of pipelines to provide a reliable theoretical basis for integrity management.     

基于光电子能谱的高含水输油管道内壁腐蚀减薄试验分析

鄂尔多斯盆地高含水输油管道内壁腐蚀减薄现象普遍,腐蚀穿孔频次逐年上升,管道安全防护管理成为难题。为了识别输油管道内壁腐蚀减薄原因,作者在分析含水率、地层水水型、溶解氧对管道内腐蚀影响的基础上选择特征试验管段,基于X射线光电子能谱技术开展管道内壁厚度变化、金相组织、腐蚀产物特性、边缘腐蚀状态研究。结果表明:高含水输油管道内壁腐蚀减薄类型为Cl+O2+H2O环境下的垢下腐蚀,以溶解氧（O2）腐蚀为主,氯离子（Cl－）腐蚀为辅;内壁腐蚀减薄原因为原油含水率过高、水中氯离子含量过高、水中含有溶解氧和介质流速偏低。     

基于TVR的腐蚀油气管道失效概率及安全寿命研究

为避免因腐蚀导致油气管道失效,针对因管道特性和腐蚀尺寸的不确定性使得管道剩余强度成为概率模型的特点,建立了腐蚀管道强度损失随机模型;借助可靠性理论,通过分析管道腐蚀进程的时变性特点,将管道系统由损伤积累和抗力衰减导致的剩余强度随机化;提出基于穿越率的腐蚀油气管道失效评定及安全寿命预测方法。研究结果表明:腐蚀速率和运行压力对管道失效概率及安全寿命影响显著,管道尺寸影响适中,而相关系数和拉伸强度影响较小;若腐蚀速率Va=0.2 mm/a,VL=10 mm/a或局部腐蚀缺陷半径达到管道壁厚的0.5倍时,建议作为重点风险段监测并检修。所建方法是对腐蚀油气管道运营监控和风险评估的有益补充。     

基于IAHP和灾变链式方法的城市油气管道风险诱因与预警研究

城市油气管道穿越城区街道、建筑和居民区等特殊地段,保障其安全运行具有重要意义。为实现城市油气管道风险早期预警,基于城市与野外长输油气管道风险对比分析,识别城市油气管道风险预警指标;建立城市油气管道风险预警指标体系,采用区间层次分析法对预警指标重要度进行定量排序,确定关键预警监测点;并依据灾变链式理论,构建城市油气管道重大事故灾变链式模型,研究管道风险演化过程,发现灾变前兆进行断链减灾。研究结果表明:“腐蚀”及“第三方破坏”占据城市油气管道失效致因比重最大,风险因子“油气管道与市政管道距离”以及“城市工程施工作业”应作为城市油气管道重点监测点。同时,围绕城市油气管道风险预警需致力于孕源断链。     

基于SPH-FEM耦合法的含缺陷输气管道爆炸冲击响应研究

针对大口径埋地输气管道发生物理爆炸对并行含体积缺陷邻管的冲击行为,利用LS-DYNA和LS-PREPOST有限元软件建立基于光滑粒子流体动力学-有限单元法的管-土-炸药耦合模型,分析不同缺陷深度、不同缺陷表面积、不同缺陷位置和不同爆心距下邻管的动力响应;基于爆腔预估公式和峰值振速经验公式,验证了所建耦合模型的可靠性,并通过设计算例开展多工况分析。研究结果表明:迎爆面上的缺陷处为动力响应的热点区域,最大响应特征值（应力、位移与振速）位于缺陷中心处,随缺陷深度的增加或管间距的减小特征值增速由平缓到急剧;相比缺陷位置和表面尺寸对管道的扰动程度,缺陷深度和爆心距对管道的动力响应影响较大;在本研究的条件下,建议埋地并行输气管道的安全间距不应小于5.16 m,且腐蚀深度不大于管道壁厚的0.633 6倍。研究结果可为埋地输气管道极端灾害下的风险评估提供技术支撑,为并行管道可能的抗爆隔爆设计提供模拟数据支持。     

腐蚀管道评价标准ASME B31G-2009和SY/T6151-2009对比

腐蚀是油气管道最常见的失效形式之一,对腐蚀管道进行剩余强度评价是保障管道安全可靠运行的基础工作。ASME B31G-2009和SY/T6151-2009是国内外的两种主流评价标准的最新版本,为了在选取适当的评价标准时有判断依据,比较分析了新版标准评价结果的保守程度,研究了评价流程、计算模型和计算参数取值等方面,并结合爆破试验数据和有限元仿真结果进行了验证。结果表明,两种标准仍具有一定的保守性,且当管道强度等级、腐蚀情况及数据资料完整度等不同时,两种标准有各自的适用范围和优缺点。     

埋地管道泄漏天然气在分层填筑土壤扩散数值模拟研究

城市埋地天然气管道发生泄漏不易被发现,并易产生爆炸、火灾、中毒等次生事故,针对低压埋地天然气管道施工分层填筑与不分层填筑的两种情况建立模型,依据多孔介质模型修正后的基本控制方程,采用FLUENT组分运输模型、RNG k-ε湍流模型,对管道沟渠分层填筑与不分层填筑气体泄漏扩散情况进行数值模拟。根据仿真土壤含气摩尔量划分三个浓度区域进行分析,分层填筑土壤分界处砂土含气量达到低浓度的时间较快约为60 s,12 min可以达到高浓度区域。两种材质交界面处,高浓度气体扩散存在延迟,中浓度和低浓度气体扩散在交界面处扩散曲线有明显拐点,进入到上层土壤材料后扩散速率加快,不分层填筑模型扩散速率没有明显改变。     

Integrated dynamic risk assessment of buried gas pipeline leakages in urban areas

In urban areas, buried gas pipeline leakages could potentially cause numerous casualties and massive damage. Traditional static analysis and dynamic probability-based quantitative risk assessment (QRA) methods have been widely used in various industries. However, dynamic QRA methods combined with probability and consequence are rarely used to evaluate gas pipelines buried in urban areas. Therefore, an integrated dynamic risk assessment approach was proposed. First, a failure rate calculation of buried gas pipelines was performed, where the corrosion failure rate dependent on time was calculated by integrating the subset simulation method. The relationship between failure probability and failure rate was considered, and a mechanical analysis model considering the corrosion growth model and multiple loads was used. The time-independent failure rates were calculated by the modification factor methods. Next, the overall evolution process from pipeline failures to accidents was proposed, with the accident rates subsequently updated. Then, the consequences of buried gas pipeline accidents corresponding to the accident types in the evolution process were modeled and analyzed. Finally, based on the above research, dynamic calculation and assessment methods for evaluating individual and social risks were established, and an overall application example was provided to demonstrate the capacity of the proposed approach. A reliable and practical theoretical basis and supporting information are provided for the integrity and emergency management of buried gas pipelines in urban areas, considering actual operational conditions.