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,     

基于SVR的含缺陷管道剩余强度研究

针对采用标准预测含缺陷管道剩余强度误差较大这一问题,在Matlab中建立基于SVR的含缺陷管道剩余强度预测模型,并基于60组含缺陷管道爆破试验数据进行训练测试,以验证模型的实际性能.结果表明:SVR模型预测测试集结果的最小相对误差为0.55％,最大相对误差为10.35％,平均相对误差为2.63％,预测结果的R2高达0....     

基于参考应力法的海底腐蚀管道剩余强度评价

在役海底管道所处海洋环境恶劣,管道发生腐蚀后剩余强度降低。为了更加准确地计算管道的剩余强度,基于ANSYS非线性有限元模拟,采用参考应力法,研究了参考应力分别为(SMYS+SMTS)/2,1.1SMYS,SMYS+69,0.8SMTS,0.9SMTS,SMTS的海底管道剩余强度,将结果与爆破实验数据作对比,提出了参考应力和流变应力取值的推荐算法。研究结果表明,在海底腐蚀管道剩余强度有限元分析中,对于X46,X60和X80管道,建议分别使用(SMYS+SMTS)/2,0.9SMTS和SMTS作为参考应力;推荐使用(SMYS+SMTS)/2, SMYS+69和 1.1SMYS三者中的最大值作为流变应力。     

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。     

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。     

基于ISOA-RBPNN的埋地管道剩余强度预测*

为提高腐蚀管道剩余强度的预测精度,提出引入弹性梯度下降法改进BP神经网络,并融合改进海鸥优化算法(ISOA),构建腐蚀管道剩余强度预测模型。关于改进BP神经网络模型的参数寻优,首先采用Cat混沌映射初始化改进海鸥优化算法(SOA)初始种群的分布,提升寻优能力,优化SOA的搜索方向和攻击形式,增强其全局搜索能力并提高收敛速度,然后用ISOA对弹性BP神经网络（RBPNN）模型中的权值和阈值进行寻优,最后构建ISOA-RBPNN预测模型。以管道爆破数据为例,利用MATLAB进行仿真模拟,并与PSO-BPNN模型和IFA-BPNN模型预测结果进行对比分析。研究结果表明:ISOA-RBPNN模型的各项评价指标均优于其他2个模型,预测结果较实际值误差更小,在预测腐蚀管道剩余强度领域具有更好的性能,可为后续研究腐蚀管道剩余寿命和制定维修策略提供参考依据。     

有限元分析不同形状腐蚀坑水冷壁管的剩余强度

基于ANSYS有限元软件,对含不同形状腐蚀坑水冷壁管剩余强度进行了研究。研究表明,将管壁上腐蚀坑简化为柱状,当腐蚀坑直径和腐蚀深度组合达到?5 mm-80%壁厚、?8 mm-70%壁厚、?12 mm-60%壁厚3种情况时,腐蚀坑直径和腐蚀深度增加则可认为腐蚀区失效;将腐蚀坑简化为球形,当腐蚀坑直径和腐蚀深度达到10H-70%壁厚(H为腐蚀深度)时,腐蚀坑直径或深度增加则可认为腐蚀区域失效;将腐蚀坑简化为矩形,当腐蚀坑尺寸和腐蚀深度达到6H-60%壁厚时,腐蚀深度和尺寸增加会造成腐蚀区域失效。相同尺寸和腐蚀深度的柱形坑、球形坑和矩形坑,球形坑最安全,柱形腐蚀坑最容易失效。     

基于IWOA-PNN模型的管道焊缝腐蚀剩余强度预测

针对管道焊缝腐蚀问题构建基于改进鲸鱼优化算法(Improved Whale Optimization Algorithm, IWOA)的概率神经网络(Probabilistic Neural Network, PNN)剩余强度预测模型。首先,通过种群初始化、非线性收敛因子和惯性权重因子提高鲸鱼优化算法的寻优速度和精度;然后,利用IWOA算法优化PNN的光滑因子,构建IWOA-PNN预测模型;最后,以水压爆破试验数据为基础,使用MATLAB软件进行仿真试验,并与另外2个模型进行对比分析。结果表明：IWOA-PNN模型的E_RMS为0.633 1,E_AR为2.19%,R²为0.954 6,均优于PNN和鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm, WOA)-PNN模型;IWOA-PNN模型与传统模型相比误差更小,能够更为准确地预测焊缝腐蚀后剩余强度,为管道的维修和更换提供参考。     

基于双剪屈服条件的输油管道腐蚀剩余强度可靠性研究

提出基于双剪屈服塑性极限条件的管道可靠性爆破压力可靠度模型,在基于剩余强度可靠性理论基础上,着重分析随机参数,即腐蚀深度、腐蚀长度和运行压力的分布情况,通过经典可靠性计算方法、JC法将非正态分布转化成标准正态分布,从而建立起基于双剪屈服条件的管道腐蚀可靠性计算模型。通过提取现场实验数据进行验算,其结果表明:双剪屈服强度理论算得的爆破压力更接近实验结果,该方法降低API579的保守性,大大提高了可靠性的计算精度。     

油气管道剩余强度评价方法适用性研究

为了研究油气管道剩余强度评价方法的适用性,介绍了完整管道失效压力的计算方法以及NG-18,B31G,DNV RP-F101和PCORCC等4种计算含缺陷管道剩余强度的方法。对4种方法中的流变应力和膨胀系数进行了分析,同时采用4种计算方法计算了30组不同钢级管道的剩余强度。结果表明:流变应力的选取对中低强度钢管的影响较大,对中高强度钢管的影响较小,当管道钢级为X80及以上时,流变应力对剩余强度计算结果的影响可以忽略不计;各评价方法中,改进的B31G中的膨胀系数表达形式更加接近实际情况; NG-18和B31G适用于评价中低强度的钢管,其中,改进的B31G结果更为准确;DNV RP-F101和PCORCC适用于评价中高强度的钢管,其中,DNV RP-F101的计算结果优于PCORCC的计算结果;对于高钢级管道的评价方法还需要进一步研究和改进。     

基于有限元的含腐蚀缺陷P110油管失效分析与安全评价

含有腐蚀缺陷油管在复杂的工作荷载下容易发生失效。建立了在内压与轴向力共同作用的复杂工作载荷下,含椭球型蚀坑缺陷与轴向沟槽型缺陷两种腐蚀缺陷的油管有限元模型。基于该模型研究了不同载荷工况下缺陷宽度、深度与长度对油管安全性及失效模式的影响。研究结果表明:腐蚀位置深度较浅时,椭球型蚀坑缺陷更危险,油管主要发生由轴力引发的断裂失效;腐蚀位置深度较深时,轴向沟槽型缺陷更危险,主要发生由内压引发的破裂失效。研究成果可为含腐蚀缺陷油管的安全评估提供依据。     

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0.98585,...     

油气集输站场失效可能性定量评价方法研究*

为了保证油气集输站场的安全生产和运行,基于标准《Risk-based Inspection Methodology》（API RP 581 2016）和可靠性分析方法GO法,提出1种可完全定量的站场失效可能性评价方法,为站场的全定量风险评价方法提供依据和参考。首先,分析站场内各设备的失效机理,计算其失效概率;然后,根据站场工艺特点,将其划分为若干个子系统,利用GO操作符的定量计算公式,确定各子系统及站场整体的失效可能性值;最后,以某油田联合处理站为实例,采用该方法对其工艺设备、站场子系统及站场整体的失效概率进行计算和分析,确定该站场的失效可能性等级。研究结果表明:通过失效可能性定量评价可使站场风险评价更加量化直观,为站场维护及安全生产运行工作提供更加客观的依据。     

基于改进PSO-BPNN的输油管道内腐蚀速率研究

为解决输油管道易腐蚀,且腐蚀程度难以测量的问题,提出使用改进的粒子群算法（PSO）优化误差反向传播神经网络（BPNN）对输油管道内腐蚀速率进行预测。改进的PSO算法提升了自身搜索到全局最优的能力,可为BPNN提供最优初始权值和阈值,从而有效避免BPNN易陷入局部最优的问题发生。以某条输油管线为例,分别运用标准的BPNN模型、PSO-BPNN以及改进的PSO-BPNN对该管线内腐蚀速率进行预测。结果表明:基于改进的PSO-BPNN的预测结果平均相对误差为5.57%,预测精度较BPNN和PSO-BPNN有明显提升。使用改进的PSO-BPNN预测输油管道的腐蚀速率可为管道的检测维修提供可靠的理论和技术支撑。     

集输油环境氟橡胶O形圈老化行为实验研究*

为研究氟橡胶O形圈在集输油环境中的老化行为特征,以长庆油田使用的氟橡胶O形圈(位于非金属复合管连接接头处)为研究对象,采用宏观与微观相结合的方法,通过挂片实验分析氟橡胶O形圈在不同介质（采出油,采出水）、温度（25,50 ℃）、压力条件（0.1,4,6 MPa）下老化后的形貌、质量、拉伸性能及硬度。结果表明:采出油、采出水均能引起O形圈发生溶胀,从而降低O形圈的强度、韧性、硬度;采出水引起的溶胀显著高于采出油更易导致O形圈表面产生坑洞缺陷;渗透速率随温度升高而急剧增加,压力对渗透速率的影响不明显;硬度降低较小,最大降幅为4.17%。结合现场服役813 d的密封圈SEM形貌,证实集输介质渗透会引起氟橡胶圈溶胀、导致表面产生坑洞等缺陷。