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。     

基于灰色理论的含腐蚀缺陷油气管道剩余寿命预测分析

含腐蚀缺陷油气管道剩余寿命预测是管道完整性及安全性评价的重要组成部分.以灰色理论的基本模型为基础,提出了管道剩余寿命预测的一种方法,包括预测腐蚀速率的基本步骤以及根据腐蚀速率预测剩余寿命的基本方法,为油气管道腐蚀检测周期的确定提供了一种依据.     

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.     

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．     

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。     

基于灰色理论的海底管道腐蚀剩余寿命预测方法

以灰色理论的基本模型为基础,探讨了灰色模型的改进方法.分析了海底管道腐蚀因素与腐蚀量之间的规律以及应用灰色理论进行剩余寿命预测的可行性.提出了基于灰色理论的海底管道剩余寿命预测方法.利用灰色理论预测腐蚀海底管道剩余寿命的步骤主要包括:最小允许厚度的确定,腐蚀速率的预测以及剩余寿命预测.利用该方法,可以在测量数据很少的情况下预测海底管道的剩余寿命.     

改进GA-BP算法的油气管道腐蚀剩余强度预测*

利用人工神经网络能够逼近任意复杂函数的特性，可对在役油气管道的腐蚀剩余强度进行预测，但其缺点在于人工神经网络的权值和阈值的初始化分配具有随机性且只是一种局部优化算法，收敛过程中容易出现局部极小解。引入遗传算法的全局搜索特性和不依赖于梯度信息特性，对采用Levenberg-Marquardt（L-M）算法的BP神经网络的权值和阈值进行优化，并结合由敏感性分析确定的油气管道失效压力的影响因素，建立GA-BP（L-M）网络预测模型。采用Modified ASME B31G计算出的样本数据训练网络并进行预测。预测结果表明，GA-BP（L-M）网络预测模型可以相对更好地预测油气管道的失效压力，在满足工程需要的前提下，是一种更加科学、准确的预测模型。     

腐蚀缺陷对高压管道剩余强度和剩余寿命的影响

以周向、轴向椭圆缺陷和孔形缺陷为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,考查缺陷长轴长度、短轴长度和缺陷深度等参数对高压煤气管道剩余强度和剩余寿命的影响规律.结果表明,煤气管道等效应力云图可以分为两个区域.远离缺陷区域和缺陷附近区域.对于轴向椭圆形腐蚀缺陷,随着长轴长度、缺陷深度的增加,最大等效应力呈增加的趋势,长轴长度出现临界值;随着短轴长度的增加,最大等效应力呈减小的趋势,并出现临界值;对于周向椭圆形腐蚀缺陷,随着长轴长度的增加,最大等效应力呈减小的趋势,并出现临界值;随着短轴长度、缺陷深度的增加,最大等效应力呈现增加的趋势,成正比例关系;对于圆柱孔形腐蚀缺陷,随着缺陷半径、缺陷深度的增加,最大等效应力呈现增加的趋势,呈线性相关关系;管道剩余寿命与腐蚀厚度呈线性相关关系,已知腐蚀厚度,便可推算出剩余寿命.所得结论对煤气管道的正常运行有一定的参考意义.     

基于WS-LSTM的海底管道剩余寿命预测

海底管道处在一个恶劣且不可接触的环境中,它的安全运行受到诸多挑战.为了保障海底管道的安全稳定运行,需对其剩余寿命进行预测,但传统的海底管道剩余寿命预测过多依赖专家经验且预测精确度较低.为了使海底管道剩余寿命预测的精确度进一步提高,本文提出基于WS-LSTM的剩余寿命预测方法,即基于小波变换(wavelet trans-...     

腐蚀管道剩余寿命预测及结构可靠度分析的VB/MATLAB程序实现

腐蚀缺陷管道剩余寿命预测与结构可靠性计算问题不仅是管道完整性及安全性评价的重要组成部分还是材料界研究重点。该文以灰色理论GM（1,1）模型和传统计算结构可靠度的JC法为基础,使用VB和MATLAB开发腐蚀管道剩余寿命预测及结构可靠性分析计算程序,解决了两个计算程序的接口问题。使MATLAB在数值运算上的强大功能和VB在界面设计上的优势得以综合发挥。程序界面简单、操作方便快捷,且通过实例验证,计算结果较快,数据合理,程序编制准确无误,为腐蚀管道剩余寿命预测、复杂结构可靠性分析和腐蚀检测周期确定提供依据,具有可行性和实用性。     

油气长输腐蚀管道剩余强度评价技术研究

油气管线在输送环境及输送介质的影响下发生腐蚀的现象在所难免,必须剩余强度评价腐蚀的管线,才能为管线的更换、修复、继续服役提供科学、正确决策。文章对评价相关油气长输管线腐蚀曲线剩余强度的软件进行简要介绍,使评价具有可靠性。     

硬度法预测锅炉高温管道的剩余寿命

长期在高温、高应力状态下运行的锅炉高温管道蠕变损耗的评价,过去一直沿用新材料的寿命损耗曲线,并没有考虑锅炉高温管道长期服役所产生材质退化现象的影响。该文通过对淮北发电厂使用不同年限的在役锅炉高温管道材料试验结果的分析及研究,建立了锅炉高温管道材料的硬度与使用寿命的函数关系式,为老机组安全可靠运行及评估其使用寿命提供了理论依据。     

高含水原油集输管道内腐蚀预测及监测方法

针对高含水原油集输管道内腐蚀穿孔事故日趋严重的工程实际问题,对高含水原油集输管道内腐蚀高风险点预测及内腐蚀缺陷监测方法进行了综合研究。基于原油集输管道管内介质的液滴携带机理,给出了该类管道内腐蚀高风险点的预测和判定方法;基于场指纹腐蚀监测原理,研究了代表腐蚀缺陷深度的指纹系数的空间分布规律,给出了其与管道壁厚减薄量的对应关系曲线,建立了高含水原油集输管道内腐蚀状况的评估模型。研究可为高含水原油集输管道科学管理及保障原油集输管道安全运营提供技术支撑。     

基于二元逆高斯过程的腐蚀输油管道剩余寿命预测

考虑到输油管道随着服役时间的增加会出现不可逆转的性能退化,影响管道运行的安全性和可靠性,提出一种基于二元逆高斯(IG)过程的腐蚀输油管道剩余寿命(RUL)预测方法.首先,采用二元IG过程分别建立管道腐蚀深度和剩余强度2种性能退化量模型,得到基于管道腐蚀深度和剩余强度的RUL边缘概率密度函数;采用Copula函数建立双性能指标的管道RUL联合概率密度函数,采用期望值最大化(EM)算法估计模型参数,完成管道RUL预测.最后以某输油管道实际的腐蚀退化数据为例,验证所提出方法的可行性和有效性.结果表明:所提出方法的最大误差为10.7%,最小误差为2.2%,能够有效地预测管道RUL;采用IG过程预测管道寿命的误差相对较小,具有较高的预测精度.     

含缺陷管道剩余强度和剩余寿命的研究

结合某采油厂实际数据,借助ANSYS软件平台建立了平底方形缺陷、椭圆平底缺陷、圆柱平底缺陷3种腐蚀缺陷,分别研究了其长度、宽度、深度、压力等因素对其剩余强度的影响,并对其进行寿命预测.结果表明,3种缺陷的几何尺寸对等效应力均存在临界值;在几何尺寸相同情况下,3种缺陷等效应力均随内压的增加而增大,平底椭圆形缺陷危害形最小,平底方形缺陷危害性最大.所得结论对于腐蚀管道的安全评价有一定的指导意义.     

在役结构剩余寿命预测

结合对锈蚀钢筋的材料性能变化和混凝土强度随时间变化的规律的研究,建立了一般大气环境中钢筋混凝土构件的抗力衰减随机过程,对服役全过程可靠度指标进行了动态观察.依据电化学原理,建立计算钢筋锈蚀量的数学模型.在实际β水准和耐久性失效水准的基础上给出计算结构剩余寿命的方法.同时,运用实际检测和实验验证了剩余寿命预测方法的可行性.     

油田集输管道腐蚀检测与防护对策

本文主要介绍了油田集输管道内的腐蚀检测方法,如漏磁检测技术、超声波检测仪等,并对油田集输管道腐蚀防护方面进行了探讨。     

基于参数优化神经网络的海底油气管道腐蚀泄漏预测

为有效预测海底管道因腐蚀导致的泄漏风险,提出了一种海底管道腐蚀泄漏预测模型,首先采用斯皮尔曼相关系数分析各影响因素间的相关性,随后基于随机森林袋外数据进行各因素的重要性排序,剔除掉相关性较高且重要性较小的因素,利用筛选出的数据建立前馈神经网络和随机森林回归预测模型,并利用粒子群算法对神经网络预测模型的权值、阈值进行了优化,构建粒子群优化下的神经网络预测模型。经分析结果表明：神经网络预测模型在5组随机模型训练中平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)的平均值分别为1.59、 3.37,均高于随机森林回归预测模型,说明该模型误差较大,但决定系数(R2)较随机森林回归预测模型高0.13,因决定系数越接近于1,模型拟合越好,故随机森林回归预测模型较神经网络预测模型拟合度较差,长期预测误差较高,因此可采用粒子群算法对神经网络进行优化,优化后的模型MAE为0.79,MSE为0.7293,R2为0.9151,可见优化后的神经网络预测模型在保证精度的基础上提高了稳定性,预测效果更优。最后编制了集随机森林回归、神经网络及粒子群优化下的神经网络为一体的多模型管道腐蚀预测软件。为海底管道泄漏风险的精准预测以及高效控制提供了依据,在海洋油气运输安全方面具有重要意义。     

在役齿轮剩余疲劳寿命预测

正确预测大型或特大型机械设备的在役齿轮寿命，对于确定设备大修周期、预防事故发生有重要意义。疲劳寿命的估算方法有载荷定寿法、应力定寿法、应变定寿法等。本文应用基于名义应力——寿命曲线的广义M：ner法则手出了在投齿轮一定可靠度下的剩余疲劳寿命公式，希望为人们预测在投齿轮剩余疲劳寿命提供一种简单实用的方法。算例结果表明该方法是可行的。     

锂离子电池剩余寿命间接预测方法

针对锂离子电池在线剩余寿命预测时容量难以直接测量以及预测表达的不确定性等问题,提出一种利用锂离子电池充放电监测参数构建剩余寿命预测健康因子的方法框架,实现了锂电池健康状态的表征,同时利用高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)方法给出剩余寿命预测的不确定性区间,从而构建了锂离子电池在线剩余寿命预测的方法体系。基于NASA锂离子电池数据集和卫星锂离子试验数据的剩余寿命预测验证和评估实验,表明本文提出的方法框架可以很好地支撑电池在线剩余寿命预测的应用,具备较好的电池剩余寿命预测精度和不确定性管理能力。