海底管线剩余寿命评价方法

海底管线是海洋石油生产过程中关键的运输通道,并且在当今国家重视环境与安全的大政策环境下,针对海底管线进行剩余寿命评价是十分有必要的。本文依据DNV RP-F101标准和PCORRC方法计算海管的剩余强度和剩余寿命。本文分别采用DNV RP-F101标准中的分项安全系数法和许用应力法计算出腐蚀缺陷强度,还利用PCORRC方法计算出剩余强度以及寿命,并对这所有的计算结果进行对比。本文列举了一般评价剩余寿命的方法,并在此基础上找出一种新的十分适用于海底管线评价的寿命评价方法,并直接给出了计算方法。     

油气管道剩余强度有限元模拟分析及剩余寿命预测

腐蚀是油气长输管道安全运行的消极因素,研究腐蚀的发展规律,确定腐蚀管道的剩余强度并以此为基础预测管道的剩余寿命,对管道运行与维护具有重要意义.以某在役管道为研究对象,借助有限元分析软件ANSYS对管道的腐蚀过程进行了模拟,得到了管道在未来确定时间的剩余强度;根据相关标准规定的失效准则,确定了管道的剩余寿命;预测了管道在未来某一时间的运行可靠性.研究结果对管道运行与维护补强措施的制定具有指导意义.     

天然气加热炉管安全状态分析及寿命预测

目的 研究天然气加热炉管的安全状态评价方法.方法 在全面检测的基础上,对加热炉管的腐蚀机理进行分析;根据ASME-B31G规范,对加热炉管的腐蚀缺陷剩余强度进行计算;采用有限元优化设计方法,对天然气加热炉管的剩余寿命进行预测.结果 得到炉管的腐蚀机理、剩余强度和剩余寿命.结论 炉管的腐蚀主要是由氧、钙镁离子引起的垢下腐蚀和CO2、H2S引起的化学及电化学腐蚀;强度评定计算结果表明:剩余强度满足使用要求,剩余寿命为116 727 h.     

供热管道波纹补偿器监测和运行寿命研究

通过采集金属波纹补偿器在供热运行中补偿量的数据,进行分析,为供热管网的全寿命运行提供数据依据。利用这些数据建立波纹补偿器数据抄录预警机制,分析波纹补偿器运行疲劳度及剩余寿命的计算。确保能源中心供热管网的安全运行。     

基于隐半马尔可夫模型的补偿电容维修机制优化

通过分析轨道电路信号传输机制,结合其电气化特性提出了一种增设轨面信号采集点的方式实现轨道电路补偿电容的故障定位并实现剩余寿命的估计。首先结合历史数据和仿真试验数据构建各补偿电容采集点的隐半马尔可夫模型,采用训练后的隐半马尔可夫模型对补偿电容实时运行状态进行监测;其次对轨道电路补偿电容运行数据偏移状态进行分析,通过安全偏移距离对各监测点的归一化分路电流进行安全分析,对超出安全偏移状态的补偿电容进行泄漏定位,结合监测数据与训练后的隐半马尔可夫模型估计补偿电容的剩余寿命。最后结合仿真试验数据表明增设补偿电容轨面采集点可实现补偿电容泄露定位并对其进行剩余寿命的估计,且剩余寿命估计的准确性可达90%以上,达到补偿电容维修机制优化的目的。     

不同应力比交替作用下单参数疲劳寿命预测方法

为了准确预测管道在不同应力比交替作用下的剩余寿命,在疲劳裂纹扩展速率实验的基础上,建立了一种新的含缺陷管道剩余寿命预测方法,即不同应力比交替作用下单参数疲劳寿命预测方法.该方法全面考虑了管线运行过程中不同应力比交替作用引起的破坏.以X52管线钢为例,通过模拟天然气实际运行情况(R=0.1和R=0.6交替作用)预测了其剩余寿命.     

腐蚀管线的剩余寿命预测

预测管线的腐蚀变化趋势及腐蚀对管线结构完整性的危害是评价管线剩余寿命的关键步骤。将影响管线剩余寿命的各种因素看成是分布各异的随机变量 ,建立了预测管线失效的概率数学模型。利用这一模型 ,研究了腐蚀速率、缺陷深度、管道壁厚和工作压力等因素对管线可靠性的影响。结果表明 ,各参数的不确定性越大 ,管线的可靠性越低 ;缺陷深度在腐蚀缺陷形成初期 ,对管线的可靠性有很大影响 ,而随着时间的推移 ,腐蚀速率将对管线的可靠性有较大影响。对一条输油管线 ,基于管线腐蚀检测数据 ,对 1km长度的管道进行失效概率统计分析得到的腐蚀速率能够对管线全线的安全状况做出合理预测 ,从而为管线的进一步维修与检测提供参考资料。     

含裂纹AL2024薄板剩余强度和剩余寿命的影响因素研究

机械构件在使用的过程中难免会造成各种裂纹缺陷。为了保证含裂纹结构的使用安全,本文基于韧性断裂准则和最大周应力准则建立了含裂纹结构的剩余强度和剩余寿命的分析模块。利用上述分析模块探索了裂纹深度和裂纹倾斜角对含裂纹AL2024铝板剩余强度和剩余寿命的影响能力,并利用回归分析分布拟合出了剩余强度和剩余寿命的表达式。研究结果表明：剩余强度和剩余寿命的分析模块准确可靠;剩余强度随裂纹深度和裂纹倾斜度成指数变化,裂纹深度从15 mm增加到40 mm,裂纹倾斜角从60°减小到0°过程中,剩余强度从249.50 MPa减小到79.78 MPa,说明从剩余强度上讲深裂纹和小倾角裂纹对结构危害较大;剩余寿命与裂纹深度和裂纹倾斜角也成指数关系,在研究范围内随裂纹深度的增大和裂纹倾斜角的减小剩余寿命从148871减小到4481,说明从剩余寿命上讲深裂纹和小倾角裂纹危害较大。研究结果表明深裂纹和小倾角裂纹对结构危害较大,在周期性检查过程中要特别注意;同时该方法对于结构剩余强度和剩余寿命的评估提供了有益的参考。     

腐蚀管线的剩余寿命预测

预测管线的腐蚀变化趋势及腐蚀对管线结构完整性的危害是评价管线剩余寿命的关键步骤。将影响管线剩余寿命的各种因素看成是分布各异的随机变量，建立了预测管线失效的概率数学模型。利用这一模型，研究了腐蚀速率、缺陷深度、管道壁厚和工作压力等因素对管线可靠性的影响。结果表明，各参数的不确定性越大，管线的可靠性越低；缺陷深度在腐蚀缺陷形成初期，对管线的可靠性有很大影响，而随着时间的推移，腐蚀速率将对管线的可靠性有较大影响。对一条输油管线，基于管线腐蚀检测数据，对1km长度的管道进行失效概率统计分析得到的腐蚀速率能够对管线全线的安全状况做出合理预测，从而为管线的进一步维修与检测提供参考资料．     

含裂纹Al2024薄板剩余强度和剩余寿命的影响因素

机械构件在使用的过程中难免会造成各种裂纹缺陷。为了保证含裂纹结构的使用安全,应用韧性断裂准则和最大周应力准则建立了含裂纹结构的剩余强度和剩余寿命的分析模块。利用上述分析模块探索了裂纹深度和裂纹倾斜角对含裂纹Al2024铝板剩余强度和剩余寿命的影响能力,并利用回归分析分布拟合出了剩余强度和剩余寿命的表达式。研究结果表明:剩余强度和剩余寿命的分析模块准确可靠;剩余强度随裂纹深度和裂纹倾斜度成指数变化,裂纹深度从15 mm增加到40 mm,裂纹倾斜角从60°减小到0°过程中,剩余强度从249.50 MPa减小到79.78 MPa,说明从剩余强度上讲深裂纹和小倾角裂纹对结构危害较大;剩余寿命与裂纹深度和裂纹倾斜角也成指数关系,在研究范围内随裂纹深度的增大和裂纹倾斜角的减小剩余寿命从148 871减小到4 481,说明从剩余寿命上讲深裂纹和小倾角裂纹危害较大。研究结果表明深裂纹和小倾角裂纹对结构危害较大,在周期性检查过程中要特别注意;同时该方法对于结构剩余强度和剩余寿命的评估提供了有益的参考。     

基于IMU数据的应变解析技术及其应用

长输埋地油气管线在严重的地灾作用下会引发管道变形,如果变形的管段存在缺陷,将极易导致管道失效,造成严重的环境污染和经济损失。准确地获取管道的变形情况并进行安全评价能够为保障管道安全稳定运行发挥重要的作用。基于IMU检测数据,通过小波变换降噪和油气管道设计规范进行特征识别的应变解析算法,能够有效地识别管线上的热偎弯管、冷弯管、弹性敷设段和重点关注段。该算法计算的管段弯曲拉伸应变值将结合ExxonMobil提出的拉伸应变容量预测模型对环焊缝进行基于应变的安全评价。在基于应变设计的高钢级油气管道已在国内油气运输行业得到广泛应用的背景下,可以参考该评价方法开展高钢级管道环焊缝的安全评价。     

X80输气管线悬空状态下的安全评价

X80管线在我国西部恶劣复杂的环境中运行时,各类地质灾害经常造成管道悬空现象,严重影响管道的安全运营。在万能材料试验机上对X80管线进行拉伸试验,得其本构关系,为仿真计算提供依据。借助弹性地基理论、Winkler假定对悬空管道力学模型进行分析,应用基于应变准则的失效判据来判断管道的安全状态,并用有限元软件ABAQUS对X80悬空输气管道的安全状态进行模拟与分析。结果表明:最大应力、应变及挠度与悬空长度、管径比(D/t)呈正相关;悬空管道的危险点,位于埋设段与悬空段交汇处。这些结论为悬空管道的安全评估提供了一定的理论基础。     

城市地下综合管廊运维阶段的风险因素分析

城市综合管廊将电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体,是人地矛盾和工程技术发展到一定阶段的产物.本研究针对现阶段对综合管廊运维的风险研究程度不够的问题,分析了综合管廊运维阶段的潜在风险因素.从项目管理者的角度出发,通过收集国内外有关文献,确定了综合管廊运维阶段的20个关键影响因素,研究分析了风险因素影响因子,并建立了初步的风险指标体系.通过定量与定性研究相结合的研究方式,构建了针对综合管廊运维阶段安全风险评价的改进层次分析法-熵权法-模糊TOPSIS评价模型,结合问卷调查的方式收集数据,并确定风险因素的权重以及风险影响程度.最后将新建立的模型应用到实际工程项目中,判断综合管廊工程项目运维阶段的风险排序,并给出相应的策略与风险管理的侧重点,为类似工程运维提供参考.     

天然气管网优化调度方法研究

以压缩机站最小年运营费用为目标函数,考虑气田资源、压缩机站特性参数、管网输送工艺等多种约束条件,建立了天然气管网优化调度数学模型。基于现代启发式演化算法的基本思想,将差分进化算法的繁殖策略与遗传算法的交叉、变异结合起来形成了一种新的混合遗传算法,应用于模型的优化求解,避免了一般演化算法早熟收敛现象,并以一个12个节点、11条管段、2个压缩机站的天然气管网为例,评选出了最优的管网运行方案,用于该管网的日常运营调度和后期改造设计。结果表明,所建模型和优化方法是有效的,具有一定的实用性。     

斜拉索管桥应变影响因素的试验分析

应力应变状态是管道在风险状态下受力的综合表现,关系到管道的力学安全。为确保管道安全运营,开展管道应力应变的研究。进行了斜拉索管桥的应变试验,详细研究了管道内流体流量、外加集中载荷和拉索断裂三种因素对斜拉索管桥的应变影响。实验结果表明:全流量和半流量状态下管道应变曲线很相似,四分之一流量和四分之三流量状态下管道应变曲线很相似。管道的应变随着集中载荷的增大而增大,在一定载荷内,管道的应变曲线成正弦波形且周期无明显变化。管桥的最大应变处位于距离作用点最近的拉索锚固点。在隔组破坏四组拉索后,斜拉索管桥并未发生严重变形,但是继续破坏拉索后,管道各个测点应变显著增大,斜拉索管桥发生严重变形。     

CO2/H2S共存条件下集输管道选材的新方法及应用

在CO₂/H₂S共存条件下集输管道中,管道发生腐蚀的可能性急剧增大,因此集输管道的选材至关重要。若选择管材级别较低,则会严重影响管道的正常生产;若管材级别较高,会引起经济成本的浪费。为了使集输管道在CO₂/H₂S共存条件下选材更加合理。在CO₂/H₂S共存腐蚀速率预测模型的基础上,提出了一种新的集输管道选材方法,新方法的步骤为：计算材质的均匀腐蚀速率,腐蚀速率应满足NACE 标准中腐蚀速率的控制值(小于0.076mm/a),结合管道的设计寿命、剩余强度和经济性评价,确定在CO₂/H₂S共存体系下集输管道的材质。以某油田集输管道为示例,根据新方法选择的材质与实验得到的管材结果一致,验证了新方法的准确性。集输管道选材新方法在保证集输管道安全运行的前提下,能够有效降低管材质选择的成本,有利于保证集输管道的安全性和经济性。     

横向滑坡作用下埋地管道静力学与数值模拟对比分析

长距离输油管道周围环境复杂,灾害频发,其中滑坡地质灾害对埋地管道的长期安全运行构成了极大威胁.因此,研究滑坡作用下埋地管道的力学特性就极为重要.基于Winkler弹性地基梁模型和滑坡推力横向分布模型,考虑温差、内压及推力等因素引起的当量轴力的作用,建立横向滑坡作用下埋地管道受力变形的简化力学模型,根据对称条件、边界条件...     

基于管土作用模型的极限滑坡位移预测

滑坡作为典型地质灾害之一,严重威胁埋地管道的安全运行。若能准确预测管道所能承受的极限滑坡位移,则可结合先进的滑坡监测技术对管道失效事故进行有效预判。有鉴于此,首先建立并验证了基于非线性接触的管土作用模型,之后对模型参数及边界条件设置进行了讨论,最后基于形成的模拟方法研究了应力/应变准则下极限滑坡位移预测方法。结果表明：两侧设置无限边界的非线性接触管土作用模型更适用于真实滑坡工况下管道力学响应分析,可实现土体与管道大变形及管土分离的有效模拟,并可用于基于应力及应变准则的极限滑坡位移预测。本文为山区管道的安全设计及滑坡事故的防控提供了有效的技术手段。     

基于应变设计的长距离输送管道抗震可靠度评估方法*

根据QSY-GJX-0135-2008埋地管线穿越强震区管道应变设计方法,结合目前国内外工程可靠性设计规范,提出了一种基于应变设计的管道抗震可靠度直接计算方法。该方法综合考虑了地震荷载作用和管道材料本身材料性能的不确定性,建立了管道在地震作用下的应变极限状态方程,研究不同地震烈度下,不同管道径厚比的管道可靠度指标变化规律,给出管道可靠性评估。结果表明:管道径厚比的变化对管道的安全性有着显著影响,相同地震烈度下,管道可靠度指标随着管道径厚比的增加呈指数减小;地震烈度越高,地震效应越大,管道的可靠度指标越低;基于应变设计的管道抗震可靠度计算方法,实现了管道在地震作用下的管道可靠度定量描述,符合工程实际,能够为科学、合理地进行管道抗震设计提供一定的计算依据。