基于“数列灰预测”的输气管道腐蚀预测

输气管道腐独涉及因素较多,关系错综复杂,且随着条件的不同而变化较大,对于这些因素的确定也存在不确定性和模栩性。利用“数列灰预测”建立了管道腐性预测的新模型,介绍了三种常用的数据处理方式。将预测模型应用于四川气田某输气管道的腐蚀速度和腐蚀深度的预测结果表明:所建模型预测的误差小,可以用于现场实际工作中,为管道的腐蚀预测提供了一种新的方法。     

混凝土硫酸腐蚀深度随机过程模型

模拟腐蚀层扰动的硫酸腐蚀环境对6组混凝土圆柱体试件进行了加速腐蚀试验,采用三维激光扫描法和传统的游标卡尺法分别对试件的硫酸腐蚀深度进行测量.以最小二乘圆柱法构造目标函数,利用Matlab软件对三维激光扫描法获得的数据进行处理,求得每个被测点的腐蚀深度,对腐蚀深度进行统计分析,发现其服从正态分布,统计参数均值和标准差均随腐蚀时间近似线性增大,腐蚀深度可表示为高斯随机过程.与三维激光扫描法结果相比,游标卡尺法所得腐蚀深度的均值略小,标准差则明显偏小.由于三维激光扫描法获得的数据量是游标卡尺法的数万倍,因此基于三维激光扫描法的混凝土腐蚀深度随机过程模型在进行腐蚀深度预测时具有更好的可信性.     

电站烟囱混凝土硫酸腐蚀的数值模拟

研究了电站烟囱C30混凝土在80℃、质量分数为15%硫酸溶液浸泡条件下的腐蚀规律,根据Fick扩散方程和反应速率方程,提出一个简化的移动边界腐蚀模型.采用定时间步长和变坐标步长的差分求解方法,对移动边界腐蚀模型进行求解,并采用相应的人工腐蚀实验来对模型进行验证.计算结果表明,随着时间的推移,在固定的时间步长内移动界面的位移变缓,腐蚀深度随时间的延续而增加,符合腐蚀的变化规律.计算结果与实验数据有较好的吻合性,该模型可以用于混凝土在硫酸腐蚀下腐蚀速度的预测,指导实际的工程设计.     

基于固体钙含量的CO2腐蚀水泥石规律预测

CO₂会腐蚀油井水泥环，导致其强度衰退，使其失去保护套管和封隔油、气、水层的作用，从而缩短油气井寿命，造成巨大经济损失。如果能够预测CO₂在井下的腐蚀深度和腐蚀规律，那么就可以预测油井寿命，进而对水泥环耐腐蚀性能进行改进。然而，目前的CO₂腐蚀深度模型，大多是基于实验数据拟合建立的半经验模型，不具普遍适用性。针对这一问题，根据质量守恒定律结合扩散对流方程及钙离子沉淀速度，建立了CO₂腐蚀深度预测模型。该模型考虑了CO₂的扩散作用以及钙离子的沉淀，具有较强的适用性。通过CO₂腐蚀实验验证了该模型的可靠性，并利用该模型分析了水泥石基质被腐蚀后的变化规律，结果表明，随着腐蚀时间增加，水泥环孔隙度、渗透率增加，孔道迂曲度减小从而导致物质对流扩散加快、腐蚀速率加快；距离腐蚀端面越近孔隙度、渗透率越大，孔道迂曲度越小。     

奥里油锅炉高温腐蚀的混沌预测

奥里油中含钒量较多,是锅炉预防高温腐蚀设计中的大难题.文中针对奥里油钒高温下的腐蚀机理,运用混沌理论,建立基于最大Lyapunov指数的腐蚀预测模型,并以电阻探针测得某输油管道内的高温腐蚀深度数据,对所提出的腐蚀预测模型进行校验.预测与评估结果显示:腐蚀深度误差均小于6%.平均误差为3.58%,预测精度较高,表明所提出的预测模型可以有效预测金属的高温腐蚀状况,为奥里油钒的高温腐蚀预测提供理论依据.     

考虑腐蚀储罐底圈壁板的时变可靠度分析

准确掌握在役储罐的健康状况可以为储罐维修维护提供决策支持。通过分析储罐底圈壁板强度失效的影响因素,建立底圈罐壁结构抗力的衰减模型;根据灰色理论建立非等间距GM(1,1)的底圈罐壁腐蚀速率预测模型,采用储罐历年的检测数据对底圈壁板的腐蚀速率进行预测,并对预测的精度进行检验;通过对实测数据的统计分析得到底圈壁板腐蚀深度及罐内液体载荷的分布特征,根据可靠性理论建立底圈壁板的时变可靠性模型,并利用广义随机空间内改进的一次二阶矩法求解可靠性指标。结果表明:底圈壁板的腐蚀深度和罐内油、水的高度符合正态分布;预测模型的拟合精度较高;储罐在服役22 a后其失效概率超过10-3,应对底圈罐壁进行适当的维修与维护。     

基于改进广义极值分布的核管道最大腐蚀深度预测

针对核管道腐蚀的环境复杂性和过程随机性问题以及极值分布模型选择不当所引起的拟合误差问题,采用广义极值分布模型预测核管道腐蚀深度的发展规律,并提出基于免疫遗传算法参数优化的核管道最大腐蚀深度预测及评估方法:对核管道取样管段上腐蚀深度进行统计分析,计算相应的累计概率;利用免疫遗传算法优化广义极值分布函数的统计参数,得到核管道最大腐蚀深度的概率分布函数;由小样本腐蚀深度预测整条管道的最大腐蚀深度ydi,并评估超过最大腐蚀深度ydi的概率.利用不同核管道腐蚀深度进行计算机预测仿真.研究结果表明:改进后的广义极值分布模型不会受限于样本极值数据的具体分布,具有较好的通用性,且模型参数寻优过程收敛速度快,拟合效果较理想.     

复合胶凝材料的抗硫酸性能与腐蚀动力学分析

通过硫酸浸泡腐蚀试验,研究矿粉单掺、硅灰-矿粉双掺2种复合胶凝材料体系的抗硫酸腐蚀性能.以质量损失、酸消耗量和腐蚀深度等为测试指标,研究了硬化水泥石在硫酸溶液中的劣化性能.结果表明,硫酸溶蚀水泥石形成的疏松腐蚀层可避免内部水泥石与酸直接接触,具有减缓酸腐蚀的作用.根据不同腐蚀时间的腐蚀深度建立了硬化水泥石的酸腐蚀动力学方程d=Ktn,d和t分别为腐蚀深度和腐蚀时间,K和n为试验拟合指数.据此可推算水泥石一定腐蚀时期的腐蚀深度,为混凝土结构设计、维修和防护等提供参考.     

桥梁缆索高强钢丝均匀腐蚀及点蚀的规律

为了研究桥梁缆索高强钢丝均匀腐蚀及点蚀的规律,采用酸性盐雾试验制作了6种共30根不同腐蚀程度的钢丝试件,通过质量分析、三维扫描等手段,研究了腐蚀高强钢丝均匀腐蚀深度、点蚀深度的演变规律.试验结果表明:均匀腐蚀深度随腐蚀时长的变化遵循幂函数规律,均匀腐蚀深度的变异系数随腐蚀时长减小;钢丝的点蚀深度服从正态分布,最大点蚀深度服从极值I型分布.最后,建立了均匀腐蚀深度与最大点蚀深度的预测模型,并运用于具体实桥分析预测中.     

泵用材料的腐蚀预测

对45#钢、Cr26、Cr15Mo3、Ni60等几种常见泵用材料在浓度为10%的HC1,水浴恒温加热环境下进行耐腐蚀试验.用灰色GM(1,1)模型、对腐蚀实验数据进行拟合和预测,结果表明:灰色GM(1,1)模型对腐蚀数据有较好的拟合和预测精度,且对数据有较好的适应性;其中45#钢腐蚀速度最块,Cr26、Cr15Mo3耐腐蚀性比较好,而Ni60的耐腐蚀性最好.     

埋地输气管道腐蚀故障树模糊分析

腐蚀是引起埋地输气管道泄漏和破裂的主要因素。对引起埋地输气管道腐蚀失效的各个因素进行系统分析,建立以埋地输气管道腐蚀失效为顶事件的埋地输气管道腐蚀失效故障树,结合管道腐蚀破坏机理和故障树模糊分析原理,分析导致管道腐蚀产生的因素,得到模糊故障树的各阶最小割集和引起埋地输气管道发生腐蚀失效的主要因素。通过算例分析表明该方法具有较大的灵活性和适应性,更加符合工程实际,是对传统故障树分析方法的进一步完善。     

埋地输气管道腐蚀故障树模糊分析

腐蚀是引起埋地输气管道泄漏和破裂的主要因素。对引起埋地输气管道腐蚀失效的各个因素进行系统分析,建立以埋地输气管道腐蚀失效为顶事件的埋地输气管道腐蚀失效故障树,结合管道腐蚀破坏机理和故障树模糊分析原理,分析导致管道腐蚀产生的因素,得到模糊故障树的各阶最小割集和引起埋地输气管道发生腐蚀失效的主要因素。通过算例分析表明该方法具有较大的灵活性和适应性,更加符合工程实际,是对传统故障树分析方法的进一步完善。     

锅炉省煤器管道损坏原因及其防治

省煤器管道出现腐蚀小孔造成泄漏而导致设备运行失效和管爆现象，本文分析了管壁失效的具体特征，并从电化学理论出发，提出产生该种失效形式的根本原因，即管内发生了吸氧腐蚀；阐述了吸氧腐蚀过程和机理．探索实际可行的防治措施。     

管线钢硫化氢应力腐蚀的影响因素

为了解决国产高强钢的H2S应力腐蚀开裂(sulfide stress corrosion cracking，SSCC)敏感性问题，采用恒载荷拉伸法(constant load tensile)和慢应变速率法(slow strain rate test，SSRT)测试了在含H2S的介质中不同焊接匹配及不同冷变形度条件下管线钢母材及其焊接接头的SSCC性能。结果表明，不同的焊接匹配导致管线钢具有不同的耐腐蚀性能；冷变形促进了材料局部微观缺陷内能的增加，这些缺陷所在的位置往往是氢易被捕捉的地方；随着冷变形度的增加．材料的抗腐蚀能力降低，可见，焊接匹配和冷变形度是影响国产管线钢SSCC的重要因素。     

埋深对平坦地区天然气管道泄漏的影响研究

针对三维埋地输气管道泄漏扩散问题,对不同埋深的平坦地区天然气管道泄漏情况进行数值模拟。根据单一
变量原则在相同气候条件下,对于不同工况只针对埋深作为单一变量,对忽略埋深的准确性进行论证,并分别研究了
埋深为1.4 m 和2.0 m 工况埋深对地下、地表、和空气中泄漏的影响。研究结果表明：埋深对泄漏的影响非常大,忽略
埋深的工况与埋深为1.4 m 和2.0 m 的工况相比所得出的各项结果都有很大的误差,忽略埋深是不准确的。埋深与扩
散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围成反比,埋深越小扩散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围越大。     

X80管道凹痕缺陷失效准则对比分析

为了提高油气管道凹痕缺陷安全评价的准确性,将金属材料的韧性失效准则应用到管道凹痕的损伤评价中。以X80管道凹痕为例,采用有限元法计算不同工况下3种失效准则的管道损伤量并作对比分析。研究发现,管道损伤量随凹痕深度的增加而增加;当凹痕深度大于6%管道外径时,管道损伤量的增长速率减小。其中,Oyane韧性断裂准则计算出的损伤量最大,临界空穴扩张比判据理论次之,而X-W损伤失效准则计算的损伤量最小。此外,通过研究凹痕缺陷的类型对损伤量的影响发现,Oyane韧性断裂准则能更好地反映管道凹痕区域的应力集中。研究结果表明,Oyane韧性断裂准则更适合用于深度较大以及不同种类的管道凹痕缺陷的评估。为进一步研究韧性失效准则在管道凹痕评价中的应用提供参考。     

某气田集输配气管网仿真分析

针对国内的某些老气田已经进入开发后期,产气规模小,产量田已满足不了市场的需求的实际,提出以管网仿真分析,实施地面管网规划和改造,进行邻区天然气的开发和利用。建立了包括管道和非管元件的复杂管网的数学模型,对稳态仿真采用节点压力法建立非线性方程,对瞬态仿真采用隐式法建立非线性差分方程,并应用广义阻尼牛顿—拉夫逊法求解非线性方程组,最后研制出管道仿真系统Pipeline Emulation System（PES）仿真软件包,对某片区的目前管网和规划管网进行仿真分析。结果表明：规划后管网中的管道压力没有超过允许压力,大部分管道可以增加流量,个别管道应该改换成较大管径的管道。     

输气管道第三方破坏数值分析及安全评价方法

为保障天然气管道安全运行,减少天然气管道发生第三方破坏泄漏带来的严重危害,提高破损管道的防控力度,通过经典赫兹接触理论,采用有限元仿真软件,建立第三方挖掘机斗齿作用管道的数值模型,研究了不同斗齿冲击角度和冲击深度对管道的损伤程度。结果表明:随着挖掘机斗齿吃入深度增大,管道内外壁面的变形越大,卸载内压后管道凹坑变形更加明显。基于输气管道残余应力研究分析,考虑凹坑深度及应力综合评价,对破损管道进行了系统分析。结论以管道应变的6%为临界值,管道外表面凹坑深度的最大值为参考,给出破损管道更换的评价标准。最后,对某管段施工过程中挖掘机斗齿的影响进行了风险评价分析,为实际现场输气管道第三方破坏的风险防控预案提供科学依据。     

埋地输气管道腐蚀风险评价技术研究

借鉴W.K.Muhlbauer提出的长输管道风险评价方法,结合管道腐蚀破坏机理和风险分析原理,综合运用故障树分析法和层次分析法,提出可用于埋地输气管道腐蚀风险评价的有效方法.建立了以埋地输气管道腐蚀失效为顶事件的失效故障树,通过对故障树的定性分析,确立了埋地输气管道腐蚀失效的主要原因.在故障树定性分析的基础上,建立了埋地输气管道腐蚀风险评价体系的层次模型,并确定了腐蚀风险要素的权重.