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。     

数模融合驱动的集输管道内腐蚀预测

为提升天然气集输管道内壁腐蚀深度预测精度,基于腐蚀机理模型与高斯过程回归(GPR)建立了数模融合驱动的管道内腐蚀深度预测模型。将GPR引入管道内壁腐蚀深度预测中,首先根据腐蚀深度物理模型得到线性腐蚀增量模型,并将其融入高斯过程线性核函数中;然后进一步将平方指数核函数融合至上述核函数中,提高模型局部学习能力,构建用于腐蚀深度预测的Velázquez-GP模型;最后以重庆气矿天高线B段管道内壁腐蚀监测数据为研究对象,探讨了Velázquez-GP与Velázquez模型、GPR法、GM(1, 1)法及RPGM(1, 1)法预测结果的差异。结果表明,Velázquez-GP的预测结果与实际值吻合情况最优,相对误差分布在-8%～8%,且持续20个月相对误差介于-2%～2%,均方根误差(E_RMS)为3.824 3μm,平均绝对百分比误差(E_MAP)为2.046 7%,各项评价指标均优于4种对比方法,证明了所建预测模型具有更高的预测精度及泛化能力,可有效并长期实现对管道内壁腐蚀深度的预测。     

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。     

压力管道腐蚀缺陷剩余强度评估方法对比

随着腐蚀缺陷引起的管道事故的日益增加,国内外围绕腐蚀管道剩余强度的评估开展了一系列的研究工作,并取得了显著的研究成果。到目前为止,对于腐蚀管道剩余强度的评估已出台了不同的标准和方法,     

漏磁内检测技术在集输管道检测中的应用

本文比较了集输管道现有内检测方法的优缺点,介绍了管道漏磁检测设备的检测原理及基本结构。针对集输管道难以检测的问题,通过分析集输管道特点对漏磁检测设备进行适应性改造,并应用于实际工程。通过对检测数据的判读、检测结果的分析以及现场开挖验证效果,说明了漏磁内检测技术在集输管道检测中应用效果良好,实用可靠,为其在集输管道领域的推广应用提供借鉴。     

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。     

油气集输管道风险评估及防护研究综述

针对日益突出的管道安全可靠性问题,旨在提高对管道的风险评价和管道事故的预测能力,通过综述国内外油气管道腐蚀研究进展,分析了管道材料缺陷、腐蚀以及第三方破坏对油气管道风险的影响,指出温度是管道腐蚀的最重要因素,管道材质对管道事故的发生起到决定性的控制作用,第三方破坏是诱发管道事故的主要因素。分析了专家评分法、风险排序法、故障树分析法等方法在管道风险评价中的应用和评价程序,指出故障树分析法是目前被广泛应用的一种方法,但须从基本事件入手采取措施,才能有效控制和预防顶事件的发生。总结了油气管道风险评估方法,从主观因素和客观因素两方面提出油气管道风险源控制措施,为管道风险管理提供有效依据。     

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。     

煤制气注入对储气库井油管腐蚀行为分析北大核心CSCD

为解析煤制气中CO_(2)和H_(2)共存环境下不同材质油管的腐蚀行为,促进煤制气技术发展,结合文23储气库工况,分别对P110 Cr13S、L8013Cr、P110(低碳合金钢)3种材质油管进行汽液两相动态高温高压腐蚀试验和应力腐蚀开裂试验,并利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析腐蚀产物,研究了CO_(2)环境、CO_(2)和H_(2)共存环境下3种材质油管的腐蚀行为。结果表明:2种环境下3种材质油管腐蚀速率从小到大均为P110 Cr13S、L8013Cr、P110;煤制气中H_(2)不会导致3种材质油管发生氢致开裂,可使油管表面腐蚀产物膜鼓泡破裂造成腐蚀加剧,但因Cr_(2)O_(3)膜的保护,H_(2)对P110 Cr13S、L8013Cr等13Cr耐蚀管材影响不大,主要加速了P110碳钢的腐蚀;在高质量浓度氯离子下P110 Cr13S材质抗点蚀能力优于L8013Cr材质。因此,建议文23储气库优先选用P110 Cr13S材质油管。     

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。     

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．     

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。     

集输管道系统安全阀拒动失效原因分析

本文对某油田集输站管道上多只安全阀拒动失效的原因进行了分析,确定因地排罐呼吸阀损坏,罐内形成的蒸汽混合物沿管道进入安全阀腔体内,冷却后产生凝水聚集,在长期高温潮湿环境下阀体内部、弹簧及弹簧底座发生电化学腐蚀,产生的腐蚀物造成阀杆与弹簧底座、导向套粘连,致使站内所有安全阀拒动失效。并提出了解决方法及预防措施,避免了因安全阀拒动失效造成承压设备损坏及重大安全事故的发生。     

雷击城区杆塔临近燃气管道过电压防护研究北大核心CSCD

为解决电力杆塔发生雷击或单相接地短路故障时,杆塔接地网散流对临近燃气管道的过电压击穿风险问题,采用CDEGS仿真计算软件建立了杆塔接地网冲击接地散流模型,提出取消水平引流接地体加装垂直接地体的优化方案,分析接地网散流对临近燃气管道过电压的影响规律,对比了取消水平引流接地体对管道过电压及绝缘层耐受电压的降压效果。仿真结果表明,采用优化方案后可以有效降低管道过电压,且该接地改造方式满足电力杆塔接地网接地电阻的要求。所述安全防护方案可为城区电力杆塔及燃气管道设计施工及安全防护提供参考。     

煤层气管道腐蚀与适用性评价方法进展

开发煤层气有利于保障煤矿安全和实现能源稳定供应,然而管道腐蚀逐渐成为煤层气高效安全生产的重要制约因素。通过分析国内煤层气管道系统的腐蚀现状并总结煤层气管道腐蚀的主要机制和影响因素,综述了国内外管道剩余强度评价方法的发展历程,针对煤层气管道的腐蚀特征阐述了有限元分析法在体积型缺陷管道应力分析上的应用,为我国煤层气安全生产管理体系的完善提供借鉴。     

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。     

FPSO系统火灾风险因素综合评价方法及应用北大核心CSCD

采用基于结构熵权和多属性理想现实比较分析的方法对浮式生产储油(FPSO)系统的火灾风险进行定性和定量分析。利用改进的结构熵权法对评估指标进行赋权,通过计算火灾风险因素实际评判矩阵与理想评判矩阵间的偏差度对其排序,以识别影响系统安全的关键火灾风险因素;通过与多准则妥协解排序法、逼近理想解排序法等方法的计算结果进行对比,验证该方法的合理性和优越性。结果表明,油气处理及储存区电气故障、特定危险区域误操作、特定危险区域明火、油气处理及储存区域碰撞或摩擦火花、油气处理及储存区明火是重要程度较高的5个火灾风险因素。     

油田集输管道泄漏次声波在线监测实验研究

在一个呈“V”型,大高程差间歇输油管道开展泄漏次声波监测现场试验研究,模拟同一位置、不同孔径下的泄漏特征,提出了信号白化降噪与自适应滤波相结合的数据处理算法,有效剔除了背景噪声的干扰,突出了泄漏信号下降沿特征,提高了泄漏识别定位能力,结果表明,该方法可检出最小3 mm孔径的泄漏,且定位误差均在100 m以内,可为油田集输管道泄漏监测提供有效支撑。