基于遗传-神经网络算法的含均匀腐蚀缺陷油气管线爆破压力预测研究*

为提高含均匀腐蚀缺陷油气管线爆破压力的预测精度，保障长输油气管线的安全运行，将遗传算法和BP神经网络相结合，建立含均匀腐蚀缺陷油气管线爆破压力预测的遗传-BP神经网络（GA-BPNNs）模型。采用已有文献实验数据，分析对比该模型与AGA NG-18，ASME B31G，修正B31G，PCORRC，DNV RP-F101和SHELL 92等方法用于X46，X52，X60，X65，X80等材质油气管线含均匀腐蚀缺陷时爆破压力的计算误差。结果表明:GA-BPNNs模型用于含均匀腐蚀缺陷油气管线爆破压力预测时，误差在-7.78%～6.06%之间，预测精度明显高于目前国内外通用规范的计算结果；该模型操作简单，适用范围广，工程实用性好，为含缺陷压力管道爆破压力的预测提供更好的思路和方案。     

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。     

时变可靠性在海底油气管道失效概率中的应用研究

为提高海底油气管道风险管理能力,针对传统管道风险分析大多采用静态时不变可靠性方法的缺点,提出基于动态时变可靠性的腐蚀海底油气管道分析思路,建立了考虑时间因素的腐蚀管道失效概率模型。根据"首次穿越率"概念建立腐蚀管道穿越模型,借助随机过程理论和敏感性分析构建代表腐蚀海底油气管道结构抗力的剩余强度模型和识别影响管道可靠性的关键因素,给出了时变视角下对比附加载荷的在役管道失效概率计算方法。结果表明,随着时间推移,腐蚀速率对管道失效概率的影响最大,运行压力的增加使管道的剩余寿命与可靠性发生显著变化,而拉伸强度影响较小。     

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。     

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     

集输管道腐蚀缺陷非开挖评价方法研究北大核心CSCD

为省去开挖取样步骤,以提升腐蚀缺陷检测过程的安全性与经济性,建立了一种集输管道腐蚀缺陷的非开挖评价方法。利用ANSYS软件进行有限元分析,结合铁磁学相关理论建立集输管道腐蚀缺陷磁信号模型;分析腐蚀缺陷影响参数对磁感应强度梯度模量的影响;综合模型与GB/T 35090—2018《无损检测管道弱磁检测方法》,建立该评价方法,并在新疆油田某管道进行了工程验证。结果表明,该方法计算出的腐蚀缺陷综合评价指数F与实际开挖后检测得出的腐蚀缺陷综合评价指数F绝对误差分别为-0.02和-0.01,相对误差分别为-3.13%和-1.61%。该评价方法较现有腐蚀缺陷评价方法可省略开挖取样点步骤,使检测过程更加安全、经济、环保。     

Gumbel分布的油气管道的剩余寿命预测

为解决在役油气管道腐蚀严重、易发生泄漏事故等问题,研究管道腐蚀增长状况并预测管道剩余寿命。首先基于Gumbel分布,处理从某油气管道检测资料中随机抽取的最大腐蚀深度数据,建立管道最大腐蚀深度预测模型。然后用马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)方法估计预测模型的参数的值,通过模型预测出可能的最大腐蚀深度。再基于所得腐蚀深度、临界腐蚀深度及管道使用年限等数据,建立三者之间的关系指数模型,以此来预测油气管道的剩余寿命。最后以国内某一管道为例,验证MCMC方法预测管道剩余寿命的有效性。研究结果表明:利用Gumbel分布预测出的管道最大腐蚀深度指标更加精确,偶然性小,且得出的管道剩余寿命更加合理。     

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DE-BPNN模型的含腐蚀缺陷管道失效压力预测*

为提升含腐蚀缺陷管道失效压力预测精度,准确把控管道状态,建立基于DE-BPNN的含腐蚀缺陷管道失效压力预测模型,有效避免BPNN模型陷入局部最优问题,提升预测精度。基于61组管道爆破实验数据,分别用DE-BPNN与BPNN模型进行仿真计算。结果表明:DE-BPNN预测结果平均相对误差为3.26%,R²为0.985 85,预测精度较BPNN模型有明显提升。应用DE-BPNN模型预测含腐蚀缺陷的管道失效压力可为长输管道运输调配和检维修提供决策支持。     

输气管道内腐蚀缺陷剩余强度评估方法适应性分析与应用

针对输气管道易受腐蚀导致失效影响生产等问题,设计了一套内腐蚀缺陷管道剩余强度评估方法。首先主要介绍了4种剩余强度评估方法,并结合实例解析对这4种方法进行了适应性分析,对比分析表明:DNV RP-F101方法最为可靠,并依托DNV RP-F101标准编制了计算内腐蚀缺陷剩余强度的程序,最后通过工程实例进行验证。结果表明,当管道腐蚀长度为腐蚀缺陷深度10倍时,管道腐蚀缺陷程度达到40%为许用压力值变化拐点,缺陷程度增大,许用压力加快减小,应将管道腐蚀程度控制在40%以内,甚至更低;当管道腐蚀长度为腐蚀缺陷深度100倍时,管道腐蚀缺陷程度达到10%为许用压力值变化拐点,缺陷程度越大,许用压力加快减小;应将管道腐蚀程度控制在10%以内,甚至更低;基于DNV RP-F101方法这套剩余强度评估程序,具有快速、高效、实用等特点,可为输气管道剩余强度评估提供技术支持。     

基于ASME B31G准则的油气管道腐蚀安全性评估

腐蚀是在役管道失效的最主要原因之一。腐蚀后的管道会造成局部减薄,使其局部承载力下降,一旦发生泄漏,极易发生火灾爆炸事故。采用通用的ASME B31G准则对管道进行腐蚀安全性评估,研究了不同级别管道的最大允许缺陷长度和最大安全运行压力,计算了不同腐蚀长度对管道安全性的影响,可以为管道维护策略和应急管理提供科学依据。     

基于子集模拟的埋地管道失效概率评估

对失效概率的评估是管道系统风险评价的核心内容,针对目前对埋地管道失效概率问题研究的不足,采用子集模拟方法（SS）建立埋地管道失效概率的定量评估模型以及参数敏感度模型,并对随机变量进行敏感分析。研究结果表明:子集模拟能利用少量样本定量计算出管道失效概率,有效弥补了管道结构可靠性模型中的不足;在管道运行中期,工作压力、腐蚀速率、管道壁厚和屈服强度是对管道失效概率影响较大的4个因素,而腐蚀因素在管道运行后期成为对系统失效概率影响最大的因素。     

腐蚀缺陷管道评价标准保守性对比分析

针对标准SY/T6477-2000和标准API RP579-2007 中腐蚀缺陷管道评价判据问题,研究了标准中各项判据及其算法,计算了不同评价标准对于同一腐蚀缺陷的评价结果,并对比分析了不同参数变化情况与评价结果保守性关系。结果表明,不同评价标准所得的缺陷管道判据参数值之间存在差异,即各评价标准的保守性不同,不同评价标准适用于不同的均匀腐蚀或局部腐蚀缺陷管道情况。以此有效防止使用标准时造成差错,同时为今后相关标准的修订尽可能提供有益的帮助。     

油气管道相邻双点腐蚀缺陷相互影响的有限元分析

针对油气管道上相邻双点腐蚀缺陷,利用有限元分析软件ANSYS,分别就腐蚀坑深度、腐蚀坑投影面半径、腐蚀坑间距和管材等级对腐蚀管道剩余强度的影响进行了非线性有限元分析,发现腐蚀坑间距对管道极限载荷存在影响,腐蚀坑问最大作用距离受腐蚀坑尺寸的制约,而管材等级对其没有影响．     

基于有限元分析的X80高钢级管道剩余强度计算公式构建

为了更加精确地计算X80高钢级管道剩余强度,以有限元分析理论基础为依据,采用ANSYS WORKBENCH软件对含腐蚀缺陷的X80高钢级管道进行仿真模拟。基于X80高钢级管道有限元模型计算结果,选用1stOpt软件,用拟合的方法构建出以腐蚀缺陷长度、腐蚀缺陷深度、管径、壁厚等因素为变量的X80高钢级管道剩余强度计算公式,将拟合公式与PCORRC,DNV RP-F101和LPC-1等3种评价方法的准确性进行对比、验证和分析。结果表明:拟合公式的误差较小,具有较好的适用性。研究结果对改进现有评价方法具有参考作用。     

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。     

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。     

兰成渝腐蚀管道失效压力的GA-BP 神经网络组合预测方法

为准确掌握管道失效压力,保证管道安全运行,根据神经网络的非线性和良好的函数逼近特性,提出了基于遗传算法（GA）优化的BP神 经网络组合模型的腐蚀长输管道失效压力预测模型。组合模型将最佳组合阀值与权值隐含在网络的连接中,兼具遗传算法、人工神经网络预测 的优点,并克服了原始数据少对预测精度的影响,同时避免了神经网络容易陷入局部寻优的缺陷,也增强了网络的适应性,改善网络的收敛性 ,在客观地反应腐蚀油气管道失效压力变化趋势方面具有一定的优势。通过实例分析,结果表明:BP神经网络的预测值和Modified B31G计算结 果与真实值误差均较大,而GA-BP的预测值与实际结果的相对误差最大为6.12%,有很好的一致性,为管道的预防性维修提供了理论依据。     

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。