天然气管道不同孔径泄漏失效概率量化方法研究*

为研究不同孔径泄漏下天然气管道失效概率,首先基于EGIG数据库和UKOPA数据库天然气管道历史失效数据,计算由不同失效原因导致3种孔径泄漏所占比例;然后将我国管道各原因基础失效概率按照对应比例分别进行修正,获得较适用于我国天然气管道特点的不同孔径泄漏基础失效概率;最后分别考虑第三方破坏、腐蚀、施工缺陷/材料失效、误操作、自然力破坏5种失效原因,完成对天然气管道不同孔径泄漏基础失效概率的修正计算。研究结果表明:小孔泄漏、中孔泄漏和破裂泄漏的基础失效概率分别为0.173,0.128,0.048次/（103 km·a）;修正因子包括管径、埋深、壁厚、管龄、防腐层类型、管道所处区域,上述因子能够满足不同场景下天然气管道失效概率的修正计算;概率量化方法综合考虑失效原因、泄漏孔径以及管道本体信息,能够定量化预测天然气管道失效概率,为天然气管道定量风险评价提供数据支撑。     

在用燃气管道中含缺陷斜接弯管安全性分析

随着埋地管道服役龄期的增加,埋地时间的增长,管道内外腐蚀、外力的作用以及环境等各种因素的影响,原有的埋地管道缺陷与存在的问题将逐渐显露出来,埋地管道的安全状况逐渐发生变化。燃气埋地管道因防腐层破损或防腐措施失效,管道腐蚀引起泄漏酿成事故的情况时有发生。因此,在对城市埋地燃气管道开展必要的检验检测的基础上,采用有限元及风险评估方法对埋地管道进行安全性分析与评定,以确保城市埋地燃气管道的安全、经济、有效的运行显得十分必要。现针对某城市燃气公司工作人员在对一条公称直径400mm的城区埋地燃气输送主管道进行巡线检查…     

基于风险的城市埋地燃气管道安全评价模型及应用

城市埋地燃气管道一旦失效会产生泄漏,甚至引发火灾爆炸等事故,造成人员伤亡和财产损失等严重后果,影响社会稳定,因此其安全运行十分重要。由于城市地下环境的复杂性,使得埋地燃气管道失效的因素多种多样,且具有模糊性;由于城市地面状况各异,所以构成失效后果的因素也具有不确定性。文章以某市在役燃气管道为例,使用模糊数学语言表达了埋地燃气管道的失效可能性和失效后果,采用模糊综合评价模型对燃气管道的失效可能性和失效后果进行了评价,并以美国石油协会(API)风险矩阵表征了埋地燃气管道的风险等级,得到不同管道单元的风险级别和管道单元数,根据不同的风险等级采取不同的策略或措施,完善管道的完整性管理,降低管道的使用风险,确保城市燃气管网的正常安全运行。     

城市高压燃气管道的结构可靠性分析

埋地钢管的失效受多种因素影响,目前在城市燃气管道设计及在役管道安全性评估中,忽略了各因素的随机性而将其视为确定量。为分析各变量的不确定性对管道安全运行的影响,根据城市埋地燃气管道受力特点建立了管道失效力学模型,运用可靠性理论对模型中影响燃气管道失效的十三个参数进行了敏感性分析。结果表明:材料屈服强度、管道压力、竖直荷载、管道壁厚、管道弯曲系数、管道基座系数等六个随机参数最容易造成管道结构失效,而其余七个参数对管道失效的重要性均不超过1%;各随机参数均值和变异系数的相对变化对管道可靠性的影响不同,屈服强度、管道压力和管道壁厚三个参数的均值变化对可靠性影响最大,与管道壁厚变异系数相比,竖直荷载变异系数变化对可靠性的影响更大。     

地埋输油管道的安全风险分析

采用埋地管道防腐层状况检测仪(RD-PCM+)、GPS定位仪、硫酸铜参比电极、接地电阻测量仪等检测检验方法,判断某输油管道是否存在缺陷,计算管道失效可能性。利用挪威船级社PHAST RISK风险评估软件,结合管道周边人口分布,模拟和分析事故风险水平,对照风险可接受准则,判断其安全风险水平。检测结果表明,某输油管道防腐层状况较差,社会风险大。     

改进的一次二阶矩计算埋地管道失效概率方法及其应用

为探究不同影响因素对埋地管道运行安全的影响,基于改进的一次二阶矩计算方法,综合考虑埋地管道环向受力和纵向受力的特性,依据应力-强度理论和钢制管道结构设计规范建立了埋地管道失效结构功能函数;通过对ABAQUS软件中的UVARM模块进行二次开发,建立了腐蚀、温度和不均匀沉降耦合作用下的三维管道-地层整体模型,模拟不同管道参数下的管道状况.运用该方法对工程实例进行了计算,分析可靠指标和失效概率的分布情况.结果表明:埋地管道工作内压与管道失效概率呈正相关关系,管道壁厚和管径与失效概率呈负相关关系;在影响参数变化相同的条件下,管道中部失效概率变化最快,两端的失效概率变化较慢.该模型计算结果体现了管道不同部位失效概率的特点,在管道设计、维护和风险评估方面有一定的借鉴意义.     

基于模糊综合评价的燃气管道第三方破坏失效研究

针对燃气管道第三方破坏事故复杂的特点,基于层次分析和模糊数学的理论,计 算燃气管道第三方破坏风险失效的可能性。全面识别城镇燃气管道第三方破坏事故的危 害因素,构建包含56个基本事件的燃气管道第三方破坏故障树。利用模糊集合隶属函数 ,计算燃气管道发生第三方破坏事故基本事件的模糊概率。利用改进的层次分析法,得 出各专家权重并修正各专家的评估意见,计算管道第三方破坏失效的可能性。以某大型 省会城市燃气管道为例进行验证分析,证明该方法的风险评价结果与实际情况相符,可 为燃气公司安全风险防控提供依据。     

基于STPA的城市埋地燃气管道第三方破坏风险因素分析

城市埋地燃气管道输送介质易燃易爆、埋设环境人口密集、施工频繁,极易受到来自第三方的破坏,直接威胁人们的生命财产安全,因此对第三方破坏的风险因素分析和防治十分必要。系统理论过程分析法(STPA)是一种基于系统理论的风险分析方法,该方法不同于传统的风险分析方法——将事故视为由初始事件诱发的一系列事件造成的后果,而是对燃气系统从设计、开发和运行过程进行分析,建立系统安全控制结构,通过分析控制缺陷和缺陷致因实现对风险因素的分析。研究分析出24个燃气管道第三方破坏的风险因素,针对风险因素提出了建议,为燃气管道第三方破坏的风险控制提供依据。     

土壤-大气中燃气泄漏扩散规律研究

为对燃气管道、与其并行管道的敷设及燃气泄漏事故的应急管理决策提供依据,采用环刀法和自主搭建的试验平台,获得孔隙度和土壤阻力系数等土壤扩散控制方程的关键参数;建立埋地管道燃气泄漏的物理模型,并运用计算流体动力学(CFD)三维模拟的方法,研究管道埋深及泄漏孔径对燃气沿土壤-大气扩散规律的影响。结果表明:随着埋深的增加,燃气在土壤中的危险区域范围先减小后增大;随着泄漏孔径的增大,危险区域范围明显增大;燃气沿土壤-大气扩散时易在街谷内形成近地面积聚。因此,敷设燃气管道时适宜的埋深可减小燃气在土壤中扩散的危险区域范围,与燃气管道存在耦合危险的并行管道最好沿街道两边分开敷设,街道空腔区是燃气泄漏事故应急管理的重点区域。     

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。     

基于模糊综合评价的城市燃气管网第三方破坏失效可能性研究

针对第三方破坏事故具有多样性、复杂性和不确定性等特点,建立城市燃气管网第三方破坏失效可能性评价模型。辨识出包括社会环境与公共关系、管道敷设状况、破坏与防控、管理与误操作以及自然环境等5类一级因素和19个二级因素,通过改进的层次分析法确定各级影响因素的权重,并运用多层次模糊综合评价法得出管道第三方破坏失效可能性的大小。以成都市某燃气管道为例进行验证分析,按照最大隶属度原则对评价结果进行处理。     

城市燃气铸铁管道的风险辨识与评价模型

对城市燃气管道在运行过程中的风险因素进行了辨识,讨论了铸铁管道风险的特殊性。根据故障树分析法、层次分析法与专家调查法对风险因素进行分析评判,建立了城市燃气铸铁管道风险评价的失效可能性模型。     

城市天然气管道半定量风险评估方法研究

以实现天然气管道风险评估资源的合理分配，确定天然气管道定量风险评估的重点为目标，改进燃气管道风险评估方法的肯特模型，探求城市天然气管道的半定量风险评估方法；分析了城市埋地天然气管道失效可能性与失效后果的影响因子，并研究其评分标准；分别给出了城市天然气管道失效可能性与失效后果的等级划分标准，并运用半定量风险矩阵进行燃气管道单元的风险初步排序，以确定高风险管道单元；对城市天然气管道进行半定量风险评估，可为识别管道沿线高风险后果区域、风险动态排序、风险预警及制定事故应急预案等提供科学依据和方法指导，具有重要的工程应用价值。     

埋地燃气PE管道在地面沉降作用下的应力分析

为了研究在地面沉降作用下PE燃气管道的受力特性及失效原因,借助ANSYS软件,探究了在地面沉降作用下PE100、管径DN110、e=10的燃气PE管道的应力-应变响应情况,分析了管道失效影响因素以及失效原因,并得出管道的失效危险点、管道极限沉降位移及极限截面变化率。结果表明：在地面沉降作用下管道的失效危险点出现在沉降区与非沉降区交接处的管道内表面;且在地面沉降作用下,管道产生的压缩变形是导致管道失效的主要原因,管道弯曲变形的存在会使管道的压缩变形更加严重。这为防治埋地燃气聚乙烯管道在地面沉降作用下的管道安全评估提供理论参考。     

城市燃气管道泄漏致灾混合概率风险评估研究

为研究城市燃气管道泄漏致灾风险,建立城市燃气管道泄漏致灾混合概率风险评估模型,通过FTA/ETA领结模型识别风险因素,利用模糊理论评估燃气管道泄漏风险概率值,并基于贝叶斯网络理论预测泄漏致灾风险概率值并对各根节点进行敏感性分析。结果表明,城市燃气管道有泄漏致灾风险,该风险主要由管道腐蚀、管道缺陷等管道泄漏风险因素及火源、受限空间等致灾风险因素造成;为预防燃气管道泄漏引发城市性灾害事故,应加强对混合爆炸、受限爆炸及射流火等风险节点的控制与管理。     

堆载作用下埋地管道应力影响因素及失效荷载研究*

为探究地面堆载导致埋地油气管道失效的事故影响因素,通过对管道在堆载作用下的工程案例进行概化,以X70管道为研究对象,采用有限元软件建立管道在堆载作用下的三维模型,采用理论计算验证模型的可行性,开展管道应力与变形分析,探讨不同的堆载强度、管道埋设深度、下卧层土体杨氏模量、管道内压与堆载偏移距离对管道应力的影响,同时开展多因素耦合研究。研究结果表明:深埋管道会促进附加应力向两端扩散,管道中心部位以外的应力值呈现为深埋＞浅埋;当下卧层杨氏模量大于20 MPa后,管道偏于安全;内压在0~2 MPa时,可以抵消部分堆载对管道的影响,内压大于2 MPa后,管道应力整体增大,此时管道应力由内压主导;得到不同管道埋深与不同下卧层土体杨氏模量耦合工况下X70管道失效时的堆载强度。研究结果可为埋地管道在堆载作用下的安全防护问题提供参考。     

基于复杂网络的城市燃气输配系统失效因素分析

将复杂网络相关理论方法引入城市燃气输配系统失效因素的分析中。选取引起城市燃气输配系统失效的主要影响因素为节点,以它们之间的相互关系为边,建立网络并进行相关分析。发现节点的度分布近似具有幂律的特性,幂指数为1.76;通过节点度的分析,确定出管道附属设备、用户设施失效、第三方影响破坏等因素为引起输配系统失效的主要原因,与引起燃气事故的统计分析资料基本相符合。这为确定城市燃气输配系统关键失效因素提供了一种新的思路。     

基于定期检验发现的城市燃气管道安全问题

城市燃气管道作为重要的基础设施,安全问题受到广泛关注。通过对城市燃气管道的检验检测,发现存在较为严重的安全问题有,外防腐层破损、深植、占压、杂散电流及阴极保护效果、第三方施工破坏及埋深不符要求,针对上述问题提出相应的措施、建议。通过安全问题分析对今后管道安装监检、定期检验和管道运行单位的日常管理及维护具有积极的参考意义。     

城市埋地管道占压风险评估实用方法研究

为提高不完备信息条件下城市埋地管道占压风险评估的准确性和实用性,综合运用属性层次模型(AHM)和数理统计方法,建立了城市埋地管道占压风险评估实用方法。以燃气管道为例,分析燃气埋地管道占压隐患的7类影响因子及其对应评价指标,利用属性层次模型确定各影响因子及其评价指标的权重,各影响因子与其对应下属评价指标的权重组合值表示城市燃气埋地管道占压风险;采用数理统计方法估计占压风险的概率密度分布曲线和累积密度曲线,确定评定城市燃气埋地管道占压风险等级区间。上述方法实例应用的结果表明,该方法与模糊综合法的评价结果基本相符,但该方法考虑了权重组合值表征风险和用概率表征不确定性因素,方法较为简便实用,结果更加科学可靠。     

埋地天然气钢质管道全面检验常见问题及建议

结合埋地天然气钢质管道全面检验工作,从宏观检查、防腐层状况检验和阴极保护有效性检验等3个方面对埋地天然气钢质管道运行中存在的问题进行总结,巡线范围和频率不符合要求、第三方破坏造成管体或防腐层损伤、阴极保护管理人员专业水平不足等问题是燃气公司在管理中存在的共性问题。结合实际检验案例对常见问题进行原因和危害性分析,建议从安装阶段加强管道防腐层质量,并从运行阶段针对常见问题提出切实有效的改进措施,应当规划好改造维修工程,为管道使用单位等相关单位提供参考,共同提高质量安全,确保管道安全运行。