埋地管道腐蚀剩余寿命预测概率模型

为考察腐蚀参数的不确定性对埋地管道失效和剩余寿命的影响,建立以Shell—92确定性模型为基础的管道腐蚀剩余寿命预测概率模型。采用Monte-Carlo方法计算管道剩余寿命及其累积分布函数,并进行参数敏感性分析,详细研讨影响埋地管道腐蚀剩余寿命的主要参数及其随服役时间的变化规律。计算结果表明,提出的管道腐蚀剩余寿命预测模型能有效预测实际中受多因素影响的管道失效和剩余寿命问题。     

压力管道腐蚀及防护分析

对压力管道的腐蚀机理进行了具体分析,并提出了相应的腐蚀防护措施。     

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FITNET FFS模型的腐蚀管道失效概率敏感性分析

为了获取影响腐蚀管道失效概率的关键因素及敏感性规律,基于FITNET FFS模型,采用可靠性理论对国内某腐蚀管道的失效概率进行计算和分析。通过全寿命方法计算了腐蚀增长速率,从而得到了与时间相关的腐蚀管道损伤概率模型,并采用蒙特卡罗模拟算法进行求解,得出了不同年限下腐蚀管道的失效概率;采用变异系数法对各影响因素进行参数敏感性分析。研究结果表明:管道直径、壁厚及径向腐蚀速率的分散性对管道失效概率具有双向扰动作用,其机理在于随机变量的分散性和腐蚀速率同时影响失效概率的波动,开始阶段随机变量分散性起主导作用,两者在管道失效概率达到50%会趋于一个平衡状态,之后腐蚀速率起主要支配作用;另外,管材的抗拉强度对腐蚀管道失效概率的影响较屈服强度的影响更大,可靠性分析时采用只考虑屈服强度的强度模型将存在一定的局限性,建议同时考虑管材抗拉强度的影响。     

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。     

基于FSM的管道腐蚀监测技术实验研究

FSM作为一种新型的管道在线腐蚀监测方法,具有良好的应用前景。压力管道腐蚀缺陷中以局部小腐蚀坑最为常见,这也是FSM方法中研究的重点。本文基于FSM方法对压力管道常见的圆形和矩形小腐蚀坑展开实验研究,结果表明FSM方法对于小体积型缺陷敏感,实验中监测精度为0.5mm,并可准确反映缺陷增长过程,对管道安全运行具有重要意义。     

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。     

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。     

基于可拓学的充填管道输送可靠度分析

为评价矿山充填系统管道输送安全等级,建立充填管道输送安全可拓学评价模型。结合相关学者的研究成果和矿山实践数据,确定输送安全等级标准及评价指标量值。运用融合权重法求出评价指标的融合权重系数。运用可拓学理论,建立充填管道输送安全评价的融合赋权法-可拓学模型,并依据非对称贴近度原则评判安全等级。运用该方法对金川龙首矿充填管道进行输送安全评价,得到其综合关联度为(-0.147,-0.185,-0.245,-0.398),贴近度为(0.286,0.347,0.225,0.134),安全等级为Ⅱ级,管道输送安全性较差。建议矿山及时对管道进行维修保养,以保证矿山安全生产。     

基于Matlab的火灾探测报警系统可靠度Monte Carlo仿真

介绍了火灾探测报警系统的结构,指出了火灾探测报警系统失效原因,针对火灾探测报警系统的特点,确定了蒙特卡洛可靠度分析法.给出了系统的概率模型,确定了在Matlab下应用Monte Carlo方法对火灾探测报警系统的可靠度进行仿真的具体步骤,得到火灾探测报警系统可靠度仿真曲线.将仿真结果与试验结果相比较,基本一致,验证了该仿真方法能正确描述火灾探测报警系统的可靠度随使用寿命的变化规律,为进一步应用该方法来分析火灾探测报警系统的的各可靠性指标提供了理论基础.     

基于许用可靠度的输油管道腐蚀裕量与腐蚀剩余寿命

分析认为输油管道的最大腐蚀深度符合I型极大值分布,基于许用可靠度,建立了2个计算公式:①确定输油管道的腐蚀裕量;②确定输油管道的腐蚀剩余寿命。实例验证了方法的有效合理性。     

输气管道泄漏压力波的频谱特性模拟

为了研究输气管道泄漏压力波的频谱特性,基于大涡模拟对管道泄漏进行了非稳态分析。模拟了不同管道压力、不同泄漏孔径以及不同管道气体流速下的泄漏压力波频谱分布,探讨了不同条件对压力波频谱特性的影响。所得结论对各类管道泄漏压力波的频谱分析具有一定的借鉴作用。     

一种改进的事故再现蒙特卡罗优化算法

为使事故再现结果更符合实际情况,对事故再现中的计算过程进行优化。基于蒙特卡罗方法和随机加权方法,提出一种改进的事故再现蒙特卡罗优化算法。该算法以二维碰撞模型和车辆轨迹模型为计算模型,选择碰撞点位置、碰撞前速度、法向恢复系数为优化参数,以实际车辆碰撞后运动轨迹离差最小为优化目标。分别用所提出的改进算法和Pc-Crash中的优化方法对一算例进行优化。结果表明,改进算法在准确度和稳定性等方面优于Pc-Crash中的方法。利用改进的事故再现蒙特卡罗优化算法,不仅能获得最优的事故再现结果,还能获得再现结果落在任意区间的概率。     

地铁人员可用疏散时间模拟

人员可用安全疏散时间是衡量公共场所安全性能的重要指标.为了能从定量风险分析的角度考察公共场所的安全疏散性能,引入蒙特卡罗模拟技术.选取天津小白楼地铁系统作为研究对象;建立极限状态方程以刻画地铁人员可用安全疏散时间;最后,通过Matlab提供的M语言编程,实现了蒙特卡罗模拟,得到了与极限状态方程相对应的概率密度函数,累加分布函数和余补累加分布函数.通过余补累加分布函数定量描述了人员在地铁火灾事故中安全逃生的概率.结果表明,蒙特卡罗模拟技术是描述同时具有参数不确定性和模型不确定性的复杂问题的有力工具.     

基于可拓方法的基坑工程安全状况评价

为系统评价基坑工程的安全状况,减少安全事故的发生,保障城市轨道交通工程的安全建设,基于基坑病变机理和大量工程实例构建了一套包括3级指标、10个因素的评价指标体系,并确定各个指标的等级量值区间,结合最小二乘法和熵权法,提出基于融合权重的指标权重确定方法,并基于可拓学理论综合评价基坑工程的健康等级。以武汉轨道交通二号线4个站点的深基坑工程为案例,评价其健康状况,根据蒙特卡洛模拟的基本理论,运用水晶球对工程实例进行敏感性分析,找出具体的敏感因素,结果验证了上述方法的工程实用性,为轨道交通站点的基坑安全管理提供简单有效的控制方法。     

基于时变可靠度分析的桥梁使用寿命预测

为分析一座桥梁结构寿命,在现有混凝土桥梁抗力和荷载的时变性研究的基础上,建立桥梁时变可靠度计算模型。将结构抗力等效转换为车辆荷载作用下结构所产生的竖向位移限值,预测远景交通量,反映荷载的时变性;运用非线性有限单元增量分析方法,以递增特定荷载的方式,采用响应面法计算时变可靠度指标及累计失效概率。结果表明:桥梁结构初始阶段具有足够大的可靠性,但其会随时间推移迅速衰减,利用韦伯分布函数和最小二乘法计算桥梁累计失效概率,进而推算桥梁使用寿命。根据桥梁寿命可靠度计算结果,制定出桥梁最佳维修养护策略。     

空气储罐安全临界裂纹的可靠性分析

通用失效评定图在评定焊接结构安全性方面广为采用。但是,材料力学性能的测试、结构中缺陷大小的测试,客观上存在一定不确定性。因此,不论是对评定参数还是评定结果都需要进行可靠性分析。但可靠性分析需要大量数据,有时难于实现。为此,在对随机变量的实验结果进行统计分析中,采用二维单侧容限方法,从而在不增加工作量的同时,确保了分析结果的高可靠性。在空气储罐安全临界裂纹分析计算中,采用该方法处理后,应用成功-失败法对指定失效概率进行求解,裂纹尺寸变动1mm ,其安全评定的失效概率则变动几个数量级,从而在充分挖掘储罐潜能的同时,大大提高了安全临界裂纹分析的可靠度。