气液环境下注氮气井管道腐蚀因素和机理研究

塔河油田注氮气后油井井口及井下管道取样观察有冲刷及点蚀现象,地面单井管道也出现注气后腐蚀穿孔情况。为了研究注氮气井管道腐蚀影响因素及机理,在对注氮气工艺、介质及生产工况分析的基础上,对氧分压及含量、流型流态及酸性气体分压比参数计算分析,研究了氧、氯离子、流型流态、酸性气体因素对管道腐蚀的影响,结合腐蚀产物XRD衍射特征及腐蚀形貌VRD镜像特征分析,研究表明注氮气井不同生产过程不同部位的管道腐蚀机理存在明显差异性。在注气过程中,井口及井下管道腐蚀主要受氧和流态的影响;在注气后的生产过程中,地面单井管道腐蚀主要受氧和酸性气体的影响。氯离子是点蚀发生的催化剂;其中前者的腐蚀机理为相互促进的氧的电化学腐蚀与冲刷腐蚀,后者的腐蚀机理为氧的电化学腐蚀为主,并促进了酸性气体的电化学腐蚀进程。两者腐蚀机理差异性受溶解氧扩散过程控制。     

油气集输管道的腐蚀速率预测研究进展

中国大多数油气田开发步入中后期,采出介质腐蚀性不断增强,导致油气集输管道频繁发生腐蚀、穿孔及泄漏。系统综述了油气集输管道的腐蚀环境、主要腐蚀类型、关键影响因素以及基于不同方法建立的腐蚀速率预测模型等方面的国内外研究进展。研究结果表明,油气集输管道的腐蚀环境恶劣、腐蚀风险较大,在油-气-水三相复杂流动状态下容易发生氢去极化腐蚀,主要两种腐蚀类型是均匀腐蚀和点蚀。同时,影响集输管道腐蚀的因素与流体介质和运行工况密切相关,导致腐蚀速率预测是一个非线性、多因素参与和交互的复杂问题。目前提出的主要三类腐蚀速率预测模型中,经典理论解析模型应用范围有限、精度欠佳;回归方程模型可以考虑更多的影响因素即提升了应用范围,但对于建立的高度复杂的表达式精度仍不足;但数值计算模型可以解决参数多样、关系交错且不连续的非线性问题,经过优化算法,模型的精度、适应性、可拓展性也会随之提升。进一步,展望了腐蚀速率预测模型的未来重点研究方向。     

基于有限元与神经网络的含裂纹缺陷管道安全性分析

油气管道在服役过程中受外界环境影响(特别是大气和土壤作用),极易发生腐蚀而在管体表面产生腐蚀缺陷.这些缺陷会对在役管道的服役安全造成严重损害,其中尤以裂纹型缺陷危害程度最大.裂纹缺陷的存在将破坏管体表面的几何连续性,改变裂纹周围的应力应变状态,最终导致管道承压能力下降,危及管道服役安全.为此,该研究首先通过有限元方法建...     

地磁感应电流对管道影响研究现状

磁暴是太阳活动引起空间天气异常时导致地面磁场发生剧烈变化的现象,是地磁场对太阳活动的一种剧烈响应。磁暴经常发生,也引起了学者关注。由于磁暴的发生,埋地石油和天然气金属管道中会感应出地磁感应电流(Geomagnetically Induced Currents,GIC)。GIC会干扰阴极保护装置,加速管道腐蚀或造成泄漏,对管道安全产生威胁,管道腐蚀关系到管道能否安全运行,因此探索评估GIC对管道的影响意义重大。由于目前国内对管道GIC研究甚少,总结了GIC的研究现状,旨在为后续研究提供依据。     

基于双流体模型的人工煤气管道腐蚀预测

人工煤气管网中广泛存在的多相流动腐蚀是造成人工煤气管道减薄的主要原因。针对现有检测技术难以检测输送复杂介质管道的剩余壁厚的问题,以昆明市燃气管网为例,基于双流体模型进行人工煤气管网的多相流动分析,采用实验与理论研究相结合的方法,确定了人工煤气管道的腐蚀特征,计算得到管道的腐蚀情况,结果表明：管道腐蚀程度主要与持液率和CO₂分压相关;采用多相流动仿真模型平均腐蚀速率为0.054 3 mm/a,全动态多相流模拟的腐蚀预测结果存在明显误差;建立的人工煤气管网腐蚀速率预测模型误差平均值为8.9%,优于全动态多相流模拟多相流腐蚀预测结果。     

基于试验的天然气集输管道失效性机理分析

为分析天然气集输管道的腐蚀失效行为,确定集输管线腐蚀形貌特征与产物成分,查明其腐蚀失效特征、腐蚀类型及失效机理。管道失效性分析以试验研究为主要手段,通过表面宏观测量分析管道内壁的腐蚀部位及宏观特征,开展材料力学性能、显微硬度、化学成分、金相分析等试验检测管道材质。对腐蚀穿孔处取样,采用扫描电镜（SME）进行微观形貌分析,结合能谱分析(EDS)和X射线衍射（XRD）技术对腐蚀产物作进一步物相分析。结果表明：管样失效处基体化学成分和材料力学性能符合国家标准要求,金相组织正常。管道钢L245在高矿化度水环境下发生CO2腐蚀,形成疏松、多孔且带裂纹的簇状腐蚀产物,腐蚀产物主要成分为FeCO3和Fe2O4,腐蚀产物膜与金属基体结合强度低,流体介质冲刷发生剥离并加速金属溶解和腐蚀性物质扩散,形成具有自催化的电化学腐蚀。     

管道内腐蚀监测系统的设计与实现

腐蚀监测技术是指测试设备正常运行时的内部腐蚀或破坏情况,以避免重大事故发生,延长设备寿命,使生产设备能更有效的运行。以通用微型计算机、调制解调器、可编程逻辑控制器(FX-2N)、信号变送器、腐蚀探针为硬件核心,以虚拟仪器编程环境LabVIEW为软件平台,开发设计了管道内腐蚀监测系统。该系统通过电阻(ER)腐蚀探针、线性极化电阻(LPR)腐蚀探针监测设备内部的电化学腐蚀程度、氢脆趋势,评价缓蚀剂效果。应用该系统对川西北矿区部分管道进行了腐蚀监测,现场监测结果表明,该系统能对管道内腐蚀情况进行高效、可靠的在线监测。     

金属油气管道腐蚀的β射线检测方法

利用放射性物质衰变释放的粒子流在穿越不同厚度的屏蔽材料时,粒子输运过程和能量衰减程度不同的特性,提出通过检测管中β放射源产生的β粒子在管道外部形成的能量沉积,对架空金属油气管道的腐蚀状态进行在线无损检测的方法.分析了β粒子在穿越不同厚度的钢铁屏蔽材料后光子和电子流量与其能量分布的差异与特性,模拟试验β放射源投入管道后衰变产生的β粒子从内部穿透出不同腐蚀程度的金属管壁进入外部NaI粒子探测器的粒子输运结果,最后通过方差分析研究腐蚀厚度和面积对射线探测法的灵敏性影响.研究结果表明:射线探测法对腐蚀厚度的检测灵敏性强,该方法能够有效检测出厚度超过管道壁厚40％以上的腐蚀破损.     

油气管道腐蚀断裂的机理分析

基于油气管道表面微裂缝在应力和腐蚀耦合作用下的扩展机理,根据Charles-Hillig模型用数值方法模拟了裂缝的动态扩展过程。研究的重点是确定裂缝扩展时的形态以及可以避免应力腐蚀现象的载荷和环境条件。数值计算结果表明,确实存在一个临界条件(范围),当应力和腐蚀环境条件在该临界范围内时,油气管道可以避免腐蚀断裂破坏。同时还部分解释了普拉德霍湾(Prudhoe Bay)石油泄漏事故的起因。     

均匀腐蚀下管道可靠度及参数敏感度研究

分别采用一次二阶矩法和Monte-Carlo法对某存在均匀腐蚀的管道进行了可靠性分析,结果发现Monte-Carlo方法分析结果可靠度数值略低于一次二阶矩法;可靠性分析发现,虽然管道的平均应力始终小于屈服应力,但管道可靠度随着均匀腐蚀的发生呈现加速下降趋势,至运行20年可靠度仅为0.58,已经无法安全使用;管道可靠性参数分析发现,对管道可靠度影响最大的为壁厚,其次为材料强度性能,然后为材料的载荷状况,材料载荷对可靠度的影响程度取决于这种载荷对管道总体应力的贡献程度。     

压水堆核电机组二回路定量分析方法的研究

针对压水堆核电机组采用新蒸汽再热的特点,利用压水堆二回路加热器抽汽效率的概念,提出了带工质热量进出热力系统的定理分析方法,建立了压水堆二回路热力系统的经济性定量分析数学模型,得出了一套概念清晰、计算简捷的压水堆核电机组二回路路的定量分析方法,为优化设计、经济运行、经济性诊断提供了有力的工具。通过实例计算,验证了所提理论模型的准确和通用性。     

爆破吹扫法在核电机组中的应用

在核电工程中,二回路系统蒸汽管道的清洁对电站安全运行起着至关重要的作用。近年来国内部分核电站利用爆破吹扫法对蒸汽管道进行吹扫,以去除蒸汽管道中的锈蚀、焊渣及其他异物,从而避免异物进入蒸汽发生器及汽轮机等重要设备,造成设备故障和事故。核电机组蒸汽发生器的安全运行是核安全的重要凭证,对设备清洁的要求比火电机组要求更高。现以福清核电1号机组为例,将主蒸汽及相关系统管道吹扫方法的良好实践总结出来,希望能够为其它电站提供一定的参考。     

基于浮动式核电站的严重事故源项分析评估技术体系研究

目前针对陆地核电站严重事故开展的源项分析不完全适用于浮动式核电站。以浮动核电站严重事故为研究领域,基于对国内外核电站、研究堆、船用堆源项分析方法和后果评价方法的相关研究,根据浮动核电站的特点,确定了严重事故源项分析计算软件和计算方法,构建出源项分析技术路线图,从而建立了基于浮动核电站严重事故的“MELCOR耦合FLUENT-MACCS”源项评估技术体系。为浮动式核电站的安全运行、安全审评及环境评价提供放射性源项方面的数据支持,为核应急决策提供进一步的理论基础。     

循环水系统两相瞬变流计算

针对泵系统由于突然失电出现的两相瞬变流的计算，提出了含有气体释放的蒸汽穴模型，以计算释放气体分布整个管线且波速是变化的情况，并用该模型对某火电厂循环水系统进行了计算和分析     

核电厂操纵员认知可靠性模型的实验研究

为了提高核电厂操纵员在真实核电厂操纵过程中的可靠性,需要对核电厂操纵员的可靠性进行模拟研究。采用核电厂模拟器作为研究平台,参考目前国际上流行的三参数人的认知可靠性研究模型,结合中国核电厂操纵员的实际情况,对其参数加以改造,建立并运用以两参数威布尔分布为基础的核电厂操纵员认知可靠性研究理论模型,对核电厂操纵员可靠性进行了实验研究,并将实验结果与美国、匈牙利等国同类研究成果进行了比较,得到了一致的结果。该研究实验的结果可对核电厂的安全运行起到有益作用。     

LBB在AP1000技术中的应用

压水堆核电厂的设计基准事故定义为主管道双端断裂,这一假设过于保守.管道的失效方式往往是先出现破口而后再泄漏,即所谓的先漏后破(Leak Before Break,简称LBB),而不是双端断裂.LBB准则是防止核电厂压力管道发生灾难性破裂事故的重要评定准则.本文介绍了LBB评定技术在国外的发展情况和意义,阐述了LBB在AP1000核电厂中的应用情况及LBB评价的理论基础.     

中国核电装备的国产化

 参考中国3大核电设备制造基地——东方电气集团公司、上海电气集团公司和哈尔滨电气集团公司,依据在建核电项目中核电装备的研发、制造等公开资料对目前核电装备的国产化进行了概要性描述。核电站的大型关键主设备包括核电站核岛的安全壳、反应堆、稳压器、蒸汽发生器、主循环泵,常规岛的汽轮机、冷凝器、除氧器、给水泵、汽水分离再热器等设备。对核电装备国产化整体现状的研究有助于对中国核电设备制造能力的认识,也指出了中国核电装备制造需要努力的方向。     

核电站主管道自动焊焊缝缺陷的返修研究

核电站主管道自动焊是一种先进技术,是三代核电站主管道焊接的首选技术。中广核工程有限公司在压水堆核电站主管道自动焊技术中开发了窄间隙、单层单道焊接工艺,该工艺较手工焊相比能显著提高焊接质量和效率、降低工人劳动强度。在该工艺开发及现场实施过程中,由于其自身焊接特点,也会产生一系列缺陷。为确保焊缝质量,中广核工程有限公司根据主管道特点、坡口形式以及缺陷特点等,研究和开发了压水堆主管道焊缝返修技术。     

核电厂某电子设备浪涌抗扰度仿真分析及整改研究

通过对浪涌抗扰度试验中常出现的问题进行系统分类,提出了浪涌抗扰度试验问题整改的流程方案。应用于解决核电厂某电子设备的端口防护设计问题自查,制定了一系列端口防护电路的整改措施,同时利用PSPICE仿真了浪涌抗扰度试验中的发生器、耦合网络及防护器件组成的试验电路,验证了防护电路的可靠性。     

浮动核电站放射性核素在海洋中迁移机理研究

为了研究放射性核素泄露到海洋中的迁移规律,针对浮动核电站在海上发生严重事故这一情况,提出了基于瞬时点源约瑟夫模型的改进核素迁移模型,考虑海洋中放射性核素衰变和浮动核电站移动这两个因素。并以核素~(137)Cs为例,研究核素~(137)Cs在发生核事故后在海洋中的迁移扩散机理。研究结果表明浮动核电站发生核事故后,放射性核素浓度的空间分布呈现椭圆形,且沿着船舶运动轨迹方向的放射性核素浓度比其垂直方向上的浓度高,并向四周递减扩散。改进的核素迁移模型可为海洋应急监测工作提供参考,实现对浮动核电站核事故发生后应急监测的研究。