管道腐蚀剩余寿命预测
海底输油管道腐蚀剩余寿命评估
径。
的管 道 腐 蚀 剩 余 寿 命 的 评 估 ， 传 统 的 Ｂ １ 规 范 用 ３Ｇ
对 管 道 的轴 向应 力 和 环 向应 力 分 别 进 行 校 核 ， 然 显 只 对 危 险点 是 单 轴 应 力 状 态 或 纯 剪 切 应 力 状 态 的特 殊情 况 才 是 可 行 的 ， 实 际 上 管 道 中的 单 元 体 处 于 而 三 轴 受 力 的 空 间应 力 状 态 ； 此 用 Ｂ １ 规 范 进 行 因 ３Ｇ 评 估 低 估 了管 道 中 的 实 际 应 力 。 根 据 这 一 点 ， 文 本 采 用 第 ４强 度 理 论 ， 考 虑 了 管 道 中单 元 体 所 处 的 即 空 间应 力 状 态 ， 行 管 道 中相 当应 力 的 计 算 ， 进 并进 而
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第 １ ４卷第 ３期
刘立 名 ， ：海底输 油管 道腐蚀 剩余 寿命评 估 等
海 底 输 油 管 道 腐 蚀 剩 余 寿 命 评 估
刘 立 名
余 建 星 王
磊
中海 石 油 研 究 中 心 ， 京 ，０ ０ ７ 天 津 大 学 建 筑 工 程 学 院 ， 津 ，０ ０ ２ 北 １０２ 天 ３０ ７
摘
要 以 受 腐蚀 海 底 输 油 管道 中的应 力超 过屈 服 应 力 极 限 为 失 效 形 式 ， 于 第 ４强 度 理 论 进 行 基
外腐蚀管道剩余强度及剩余寿命的有限元分析
Ｋｅ ｗ ｒ ｓ Ｃ ｒＯ ｉｎ ｐｐ ｌｎ ｓ； ｙ ｏ ｄ ： Ｏ ｓｏ ｉｅｉｅ ＡＮＳ ＹＳ；ｅ ｉ ｕ ｌｓｒｎ ｈ；ｅ ｉｕ ｌｌ ｅ ｒ ｓｄ ａ ｔｅ ｇ ｒ ｓｄ ａ ｉ ｔ ｆ
目前 ，国内很 多现役 油气埋 地管 道 已进 入 “ 老
２１ ０ ０年 ｌ ０月
润 滑 与 密封
Ｌ ＵＢＲＩ ＣＡＴ ０Ｎ ＮＧＩ １ Ｅ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０ｌ Ｖｏ ． ５ Ｎｏ １ １３ ． ０
第３ ５卷 第 １ Ｏ期
ＤＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓｎ ０ ５ ０１０ ２ ０ １ ． ２ ：１ ． ９ ９ ｊｉ ． ２ ４— ５ ．０１． ０ ０ １ ｓ
外腐 蚀 管道剩 余 强度 及剩余 寿命 的有 限元分 析
李增 亮 陈 猛
山东 东 营 ２ ７６ ； ５ ０ １
（．中 国石 油 大学 （ 东 ） 机 电工 程 学 院 １ 华
２ 胜 利油 田胜 利勘 察 设 计研 究 院 有 限公 司 山东 东 营 ２７ ２ ） ． ５０ ６
摘 要 ：埋地 油气 管道 经常 受到 外部 腐蚀 ，外 壁会 出现 不 同形 状 的 腐蚀 缺 陷 ，冈 此 就会 产 生 应 力 集 中 降低 管道 的承 压能力 ，必 须 对其 剩余 强度 和剩余 寿 命进 行评 估 。应用 Ａ Ｓ Ｓ软 件 对 含外 腐蚀 缺陷 的管 道 进行 分 析 计 算 ，给 出不 同缺 ＮＹ
／ ．
１ ０” Ｐ ａ
，
泊 松 比 ｌ＝ ． １ Ｊ ０３ ，屈 服 强 度 ｏ ： ２ Ｐ 。 ｒ ３０Ｍ ａ ｊ
龄期” 。 。腐蚀是 引起 管道破坏 的主要 因素 ，而腐
锅炉省煤器炉管腐蚀及剩余寿命评估
余热锅炉是炼油厂重要的节能设备 ， 省煤器是利用锅炉尾部的热烟全运行直接影响锅炉运行。 省煤器泄露 ， 甚至爆管 ， 不仅大大降低设备的累计运行率及锅炉的热
效率 ， 而且 ， 经常爆管将直接影响锅炉的稳定运行 ， 造成生产 的巨大经济损失Ｄ。 ， 某厂动力车间使用省煤器管 ４ １ 出现大面积不均匀减薄 ， 甚至出现局部泄露。 管的材质为中低压锅炉用无缝钢管 ， 尺寸 ＝ ２ｍ ｘ ｍ 下级 ３ ｍ ３ 。 ｍ 省煤器 内介质走向： 主给水管道 下级省煤器 上级省煤器 。烟气入 口
文章编号：６ １ ７ ７ （ ０６ ０ — ４ ３ ０ １７ — ８ ２ ２ ０ ）４ ０ １— ２
锅炉省煤器炉管腐蚀及剩余寿命评估
秦 华 胡传 顺 ， ， 崔 勇 （． 宁石 油化 工 大学 机 械 工程 分 院 ， 宁 抚 顺 １３ ０ ；． １ 辽 辽 １０ １２ 抚顺 石 油三 厂 ， 宁 抚顺 １ ３ ０ ） 辽 １０ １
图 １ 省 煤器 管 外 表 面形 貌
现均匀腐蚀形态 。
１ ． 学成份及 机械 性 能 ２化
表 １ 省 煤 器 管 化 学 成 份（ ％） 机 械 性 能 和
ＱＩ ａ， Ｎ Ｈｕ ＨＵ ｕ ｎ ｓ ｕ Ｃ ＩＹ ｎ Ｃｈ ａ －ｈ ｎ ， Ｕ ｏ ｇ
ｆ ．ｃ ｏｌｏ ｃ ａ ｉａ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｉｏ ｉｇＵｎｖ ｒｉ ｆＰ ｔ ｌｕ ＆ Ｃ ｅ ｃ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ， ｕ ｈ ｎ １ ０ １ １Ｓ ｈ ｏ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌＥ ｇｎ ｅｉ ，Ｌａ ｎ ｎ ｉｅｓｔ ｏ ｅｒ ｅ ｍ ｎ ｙ ｏ ｈ ｍｉａ ｃ ｎ ｌｇ Ｆ ｓ ｕ １ ３ ０ ， Ｔ ｙ
温度 ４６℃， ４ 出口温度 ２２℃， ０ 介质水入 口温度 １４℃， ０ 出口温度 ２２℃。 ０
油气腐蚀管线的剩余寿命探析
油气腐蚀管线的剩余寿命探析韩希君【摘要】油田生产作业的传输主要是依靠油气管道.现在我们使用的油气管道大部分都长埋地下,常常受到周围环境的腐蚀,严重的甚至会导致管道的失效.本文简要地分析了油气管道腐蚀类型及影响因素,介绍了油气腐蚀管道剩余寿命的预测方法.油气腐蚀管线的剩余寿命可以为管道维修工作提供数据指导,为维护管道的安全运行带来帮助.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2018(032)002【总页数】3页(P80-82)【关键词】油气腐蚀管线;剩余寿命;预测方法【作者】韩希君【作者单位】大庆石油工程监理有限公司,黑龙江大庆 163000【正文语种】中文【中图分类】TQ630.720 概述油气在生产完成后都是通过输气管道进行运送的。
这种方法更具有效性和经济性。
目前国内的绝大多数油气管线都是用埋地的方法敷设的。
这种方法能防止外界环境对管道的破坏，但却无法避免地下土壤、水等对管道的侵蚀。
长期的侵蚀将会给管道的安全运行带来隐患，严重的还会产生油品的外泄。
目前有很多方法可以对管道剩余寿命进行预测，如基于极值分布的油气腐蚀管线的剩余寿命预测、基于可靠性理论的油气腐蚀管线的剩余寿命预测等。
由于使用的油气管道，其自身的特性参数往往不一致，对于预测油气腐蚀管线的剩余寿命带来影响[1]。
本文采用了可靠性理论预测腐蚀管道的剩余寿命，为管道的定期维护提供数据支持。
1 油气管道剩余寿命预测（1）油气管道剩余寿命预测的步骤如下：一是收集初始数据。
这些初始数据主要是油气管道的初始特性参数和管道运行参数。
管道特性参数是指管径、管壁以及材质等参数，管道运行参数是指运输介质、压力、流速等参数；二是采集管道的腐蚀数据。
这些数据包括裂纹的长度、深度等。
在采集时，需要按照管道腐蚀的具体情况，选择合适的管道采集位置和采集方法才能获取；三是分析收集的各种数据。
这个分析的方式较多，选择恰当的方式进行分析能够得到较为准确的管道剩余寿命；四是预测管道的剩余寿命。
腐蚀管道剩余寿命及参数灵敏度分析
式中 Ｐ 为腐蚀管道的失效压力 ； 为完好管道的 Ｐ 失效 压力 ； Ｄ为 管 道直 径 ；为管 壁 厚度 ；为缺 陷最 ｔ Ｚ 大长度； 为缺陷最大深度； 为缺陷最大宽度。 ｄ ｃ
Ｎ ｔ 等人通过大量的实验和数据分析 ， ｅｏ ｔ 得到腐 蚀管道的失效压力公式 ［ ２
（ ） ０４（ １）］ ． ５！ ／ｏ ９ ｄ Ｄ． ３ （ ４
论了这些参数对管道的失效概率的影响。
（） ４
式中ＺＴ 、（ 为 时刻腐蚀缺陷长度 、 （ ）ｄ ） 深度 ； 为 径向腐蚀速率 ； 为轴 向腐蚀速率 ； 、 为 时刻 ｆ ０ （ 管道上次检测时间）时的腐蚀缺陷深度和长度。 将上述公式 （ ） （ ） ３ 、４ 代人失效方程（ ）中， ２ 得
（） ２
腐蚀管道的剩余寿命预测概率模型。
本文基于管道失效压力计算公式 ， Ｊ考虑了管
该公式仅适用于 ｃＤ≥ ００８５０ １≤ ｄｔ ０８ ／ ．７ ，． ／≤ ．， １ ／ Ｄ≥ ０５的情况 ， Ｉ ＞１５ 则令 Ｉ ＝１５ ． 若 ／ Ｄ ．， ／ Ｄ ．。
道运行过程中腐蚀速率的作用 ， 改进 了计算腐蚀管 道失效压力的方程。建立 了管道腐蚀剩余寿命预测
ｈ （ 为重要抽 样密度 函数， ［ ） ］为指示 函数 ， 为基本变量的 ｋ 个参数。
当 ｇ （ ）＞０ Ｐ （ ｂ＞Ｐ ） 管道安全运行 ； ｇ 戈 。， 当 （ ）≤
０Ｐ （ ≤ Ｐ ）， 道 处 于失效 状态 。 。 管 １２ 确 定 性变 量和 随机 变量 的选 取 ．
１ 腐蚀 管道可靠性模型
１１ 腐蚀管道可靠性评估方法 ． 管道发生腐蚀后 ， 管道 的强度和承载能力会降
收稿 日期 ：０ １ ３０ ２ １－ －８ ０
压力管道培训之腐蚀知识
化学腐蚀
总结词
化学腐蚀是指金属与非电解质直接发生纯化学反应而引起的腐蚀。
详细描述
化学腐蚀是金属与非电解质直接发生纯化学反应的过程，如铁与氧气、水蒸气反 应生成铁锈。在压力管道中，化学腐蚀可能发生在管道暴露于大气或潮湿环境中 时。
应力腐蚀
总结词
应力腐蚀是指在拉应力和特定腐蚀介质共同作用下引起金属破裂的一种腐蚀形式。
应力腐蚀
管道在拉应力和特定环境共同 作用下发生破裂，通常是由于 管道材料和环境因素之间的相
互作用。
02 管道腐蚀机理
电化学腐蚀
总结词
电化学腐蚀是由于管道与电解质溶液接触，形成原电池而引 起的腐蚀。
详细描述
电化学腐蚀是由于金属与电解质溶液接触，发生电子转移而 产生的。在压力管道中，金属管道与电解质溶液（如水）接 触，形成原电池，使得金属原子失去电子成为阳离子，进入 溶液。
详细描述
微生物腐蚀是由微生物生命活动引起的金属腐蚀。在压力管道中，微生物腐蚀可能发生在管道内部存 在微生物繁殖的环境中，如积水、潮湿环境等。微生物通过代谢活动产生酸、氧化剂等物质，从而引 起金属的腐蚀。
03 管道防腐措施
内防腐
涂层保护
在管道内壁涂覆防腐蚀涂 层，如环氧树脂、聚乙烯 等，以隔离腐蚀介质与管 道材料。
压力管道培训之腐蚀知识
目录
• 压力管道腐蚀概述 • 管道腐蚀机理 • 管道防腐措施 • 压力管道腐蚀检测与评估 • 压力管道腐蚀案例分析 • 压力管道腐蚀预防与控制建议
01 压力管道腐蚀概述
腐蚀的定义与分类
腐蚀的定义
腐蚀是材料与环境之间的相互作用，导致材料性质发生变化的过程。这种变化 通常会导致材料的破坏和性能下降。
加强管道设计与选材
腐蚀管道剩余强度的确定及改造措施
理论研究阶段 ， 工程实践不多 ， 笔者拟从剩余强度
评 价 和改 造措施 方 面 ， 合 工程 实 际进 行 阐述 。 结
伤程度的不同 ， 进行 了级别评定 。因此 ， 从理论上 讲 ，Ｙ Ｔ６ ５— １９ 标准 内容更完善 ， ｓ ／ １ １ ９５ 也更具有
操作性。
１ 管道 剩余强度 的评价
国 内这 方 面 的研 究 起 步 较 晚 ，Ｏ世 纪 ９ ２ Ｏ年
代 中期 ， 由东 北输 油 管理 局 和 中国科 学 研 究 院金
Байду номын сангаас
属 腐 蚀 和防护 研究 所 共 同 编制 了《 质 管 道 管 体 钢 腐 蚀 损 伤 评 价 方 法 》（ Ｙ Ｔ６５ — １９ ） 准 。 Ｓ ／ １ １ ９５ 标 与 Ａ ＭＥＢ １ 一 １９ 相 比 ，Ｙ Ｔ６ ５— １９ Ｓ ３Ｇ ９ １ Ｓ ／ １ １ ９５标 准 在确 定最 大 允许 腐蚀 长 度 和腐蚀 区域 最 大允许 运 行压 力 时 ， 不但 考虑 了纵 向腐 蚀 长度 的影 响 ， 还 考 虑 了环 向腐 蚀 长 度 的影 响 ， 同时 应 用 了断裂 力 学理 论来 确 定 最 大安 全 工 作 压力 ； 管 道腐 蚀 损 按
个方面 ： 一是对管道剩余强度 的评价 ， 目的是对 其 运行 中的管道确定是否进行修理或更换 ， 是否需 要降压运行等 ； 二是对管道剩余寿命的预测 ， 目 其 的是确定管道的检测周期和维修周期等 ； 三是改 造措施 ， 目的是确定具体 的技术方案 ， 其 指导现场
施： 。其 中 ， 管道 寿命 评 价 在 国 内外 目前 多 处 于
质为 １Ｍ 、 ６ ｎ 规格为 ｑ ２ ｍ× （ ） ｍ的螺旋缝 ｂ９ ５ ｍ ７８ ｍ 双面埋弧焊钢管 ， 石油沥青 防腐 ， 外加阴极保 护 ，
腐蚀管道剩余强度研究
腐蚀管道剩余强度研究一、管道材料选择对剩余强度的影响在管道腐蚀过程中，管道材料的性能和特性对剩余强度的影响至关重要。
管道材料的选择应根据实际情况进行综合考虑，包括管道所承受的压力、温度、腐蚀环境等因素。
对于高强度钢（如XX120等），由于具有较高的屈服强度和抗拉强度，因此在腐蚀环境下仍能保持较好的承载能力。
高强度钢的耐腐蚀性能相对较差，容易受到氯离子、硫酸盐等腐蚀介质的侵蚀。
在选择高强度钢作为管道材料时，需要权衡其强度和耐腐蚀性能。
对于普通碳钢（如QQ345等），由于其良好的耐腐蚀性能和较高的延性，因此在腐蚀环境下剩余强度较高。
但普通碳钢的强度较低，随着腐蚀的加深，管道的抗压、抗拉能力会逐渐降低。
在选择普通碳钢作为管道材料时，需要考虑其强度、耐腐蚀性能和使用寿命等因素。
对于其他新型复合材料，如玻璃纤维增强塑料（GFRP）和碳纤维增强塑料（CFRP），它们具有较高的抗腐蚀性能和强度，适用于恶劣的腐蚀环境。
这些材料的制造成本较高，且在实际应用中的经验有限，因此在选择时应充分考虑其应用范围、成本和技术成熟度等因素。
管道材料的选择对剩余强度具有重要影响。
在选择管道材料时，应综合考虑管道所承受的压力、温度、腐蚀环境等因素，以及材料的特点、成本和技术成熟度等因素，以确保管道在腐蚀环境下的安全可靠运行。
1. 不同材料管道的腐蚀规律和机制管道在工业生产和日常生活中扮演着重要的角色，随着工业的发展，管道腐蚀问题日益严重。
不同材料的管道在不同的环境条件下，其腐蚀规律和机制各有差异。
本文将对几种常见材料的管道腐蚀规律和机制进行探讨。
钢质管道由于其良好的力学性能、耐腐蚀性和加工工艺性，在工业生产中得到了广泛应用。
钢质管道在水和土壤中的腐蚀速度较快，特别是在含有氯离子、氧气和溶解氧等腐蚀介质的环境中，钢铁的腐蚀速度会显著加快。
钢质管道的腐蚀主要包括电化学腐蚀和机械腐蚀两种形式，其中电化学腐蚀是主要的腐蚀形式。
电化学腐蚀是指管道表面与电解质接触，通过离子导电引起金属的氧化还原反应，从而导致金属材料的损失。
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管道腐蚀剩余寿命预测
埋地管道长年埋置地下，不可避免地遭受腐蚀。特别是随着埋地管道服役时间的增加，
管道腐蚀情况越来越严重，给管道使用单位的安全生产和经济效益带来严重的影响。开展埋
地管道腐蚀的剩余寿命预测评估，对提高埋地管道事故隐患区段的预测能力，实施管道运行
完整性管理具有十分重要的意义。
埋地管道因遭受内在和外在因素的破坏，使其设计寿命严重地受到威胁。其中内在因素
如管道本身的擦痕、划痕、压痕等机械损伤，管道制造和施工过程中的质量问题；外在因素
如地下管道受到腐蚀、人为破坏、管道运行管理不善等。目前，我国埋地管道面临着管道老
化、变质等问题，管道使用寿命和剩余使用寿命问题越来越受到重视。
管道的设计寿命一般为33年，为保持管道预期设计寿命，管道使用单位都制定了严格
的管道定期检测和日常维护计划，同时十分重视管道的管理、检查和维护工作，有些国家则
把管道线路的腐蚀和泄漏检测纳入SCADA系统。
在役埋地管道的剩余寿命预测实际上是一个涵盖管道在线检测、安全状况评价、剩余寿
命预测的一个系统工程。
与设计寿命密切相关的是埋地管道的诊断问题。所谓管道腐蚀剩余寿命的基本概念是管
道个别地段的剩余使用寿命。对个别管道的持续运行寿命进行诊断，不仅可预防未来可能发
生的故障，而且会对管道运行制度和预检修措施进行正确的规划。在很多情况下，还可使这
段管道在降低负荷的条件下继续利用其有效期。为此，应将整个埋地管道线路划分成各自不
同的典型地段（如按规则规定划分为四种地段），在此基础上进行危险区段的剩余寿命预测。
对管道内、外部结构进行早期诊断，可预测管道剩余使用寿命。埋地管道失效多数情况
下是由管体外部腐蚀造成的，其主要机理是土壤的电化学腐蚀。根据管道失效的特点可将腐
蚀缺陷分为均匀腐蚀、局部腐蚀和点腐蚀三大类，但因腐蚀影响因素具有极大不确定性，以
及缺陷的发生和发展的不确定性（特别是对点蚀），需要从概率统计的角度出发对整条管线或
整个管段的剩余寿命进行统计分析，找出其统计规律。
管道本体存在的裂纹也是影响管道使用寿命的重要因素，裂纹的扩展速度会严重影响管
道的剩余寿命。所以管道剩余寿命预测中还包括低周疲劳裂纹扩展寿命评估方法，主要是规
定当裂纹尺寸达到某一给定长度时的疲劳周次为疲劳裂纹的萌生寿命。但由于裂纹萌生过程
中存在很大的随机性，即使同一材料在其相邻区域上截取不同的试样，同一裂纹长度指标对
应的循环周期可能处于裂纹扩展的不同阶段。所以也需要利用恰当的物理模型与统计方法确
定一种可靠的裂纹尺寸与寿命的关系。
研究表明，金属的老化效应和管道表面的腐蚀损伤会导致管材脆变，从而改变材料的塑
性，使机械性能参数发生衰退，所以管道剩余寿命除与管道运行过程中发生的管道腐蚀剩余
壁厚和应力变形等有关外，与母体金属和焊接部位原始机械性能（金属连续性、含缺陷程度、
金属可塑性、冲击韧性）与管道运行时间有一定关系，运行5～10年，钢材性能无明显变化，
并保持在稳定水平上；运行超过10年，塑性和刚性开始降低；运行到20年时，母体金属相
对收缩率降低30％，焊缝相对伸缩率降低25 ％。冲击韧性降低20 J／cm2。因此，对管道强
度剩余寿命进行预测可以采用缺陷探伤仪、测厚仪、便携式硬度计以及磁力——噪声探测仪
等非开挖检验方法进行检验，然后利用断裂力学和概率计算方法，获得精确的管道剩余强度
和剩余使用寿命的预测和评估结果。
研究人员根据埋地管道腐蚀剩余寿命预测的特点，建立了各种腐蚀缺陷的几何形态模
型，不同腐蚀类型的腐蚀速率电化学模型、腐蚀管道剩余寿命的强度储备比模型和性能衰减
模型。并通过对管道进行剩余强度评价，从三个方向对缺陷尺寸（即缺陷深度、轴向尺寸和
环向尺寸）进行了校核，确定了缺陷的极限腐蚀尺寸。
为了预测裂纹的萌生寿命，人们提出了不同的分析模型。其中Mason-Coffin方程是从
宏观力学出发得到的一种常见的应力一应变法，它定义了裂纹萌生寿命与应变之间的关系。