含腐蚀缺陷悬空管道的考虑多个变量相关性的非概率时变可靠性分析
压力管道的管道风险评估及其方法
压力管道的管道风险评估及其方法近年来，随着工业发展的加速，压力管道逐渐成为各行业中不可或缺的装置之一，其涉及的领域包括石油化工、电力、水务、航空、冶金等多个领域。
但是，在这些领域中，压力管道工作的环境往往比较恶劣，同时使用寿命较长的压力管道，也容易因为老化和腐蚀而存在较大的安全风险。
因此，对于压力管道的风险评估和管道危险源排查显得尤为重要。
一、压力管道的定义和基本参数压力管道是指在其内部输送气体、液体或半固体的管道，其承受外部压力并具有设计参数。
而在压力管道的基本参数中，最重要的指标就是远传输期望寿命（MTTF）和失效率。
远传输期望寿命是指在一定时间内，管道处于稳定的工作状态下，平均发生失效的时间，是量化评估管道寿命的重要指标。
而失效率则是指在一定时间内，发生失效的概率，常用于预测管道的安全性能。
二、压力管道的风险评估方法1. 相对危险度法相对危险度法是指通过若干指标或评估参数来预测管道失效的概率。
常见的相对危险度指标包括管道的使用年限、管道周围环境、管道的容量等方面。
该方法可以较为直观地反映管道的风险程度，并可以通过对勘验数据的综合分析和比较，确定不同压力管道的危险等级。
2. 基于失效模式和效应分析的方法该方法采用管道失效模式和效应分析来评估管道的风险。
失效模式指管道在失效时，产生的失效机制和原因，一般会分为物理失效、材料失效、结构失效等不同种类。
而效应分析则是指管道失效时，产生的影响或损失，例如人员伤亡、环境污染、产品损毁等方面。
两者综合分析可以将压力管道的风险评估做到更全面，同时也有效避免单一失效模式和效应分析方法所可能出现的失误。
三、压力管道管道危险源的排查方法1. 看、听、闻、摸、嗅方法（五官法）五官法是最基础的管道危险源排查方法之一。
通过面对管道进行观察、倾听、嗅闻等方式，对深层次的管道缺陷和潜在问题进行筛查。
例如，通过视力观察是否存在管道变形、裂缝，通过听觉和嗅觉观察是否存在异常噪声或异味等方面进行排查。
2015年容器检验师-管道复习题及答案
2015年容器检验师-管道复习题及答案复习题1、什么是长输管道？长输管道指首站、分输站至中间泵站、加热站，分输站至末站，分输站至炼油厂、码头、储备库、用户之间的输油（气）管道。
2、常用的管道外防腐层检验方法有哪些？常用的防腐层检验方法有：标准管/地（P/S）电位测试、密间隔电位测试（CIPS）、皮尔逊（PERSON）检验、直流电位梯度法（DCVG）及多频管中电流法。
3、简述多频管中电流法检测管道外防腐层的原理。
基本原理是：使用专用信号发射机向管道施加某一频率或多个频率的电流信号，电流流经管道时，在管道周围产生一个磁场，利用接收机在地面非接触性地测试管道电流信号强度。
4、直流电位梯度法（DCVG）的优点有哪些？优点：可计算缺陷大小，可通过%IR提供涂层判据，不受交流电干扰，缺陷定位准确度高。
5、天然气管道检验规程适用范围是什么？天然气管道检验的基本方法，确立了天然气管道一般性检验和专业性检验的一般原则，给出了天然气管道检验的指南，不适用于非金属管道。
更多资料：无损检测招聘网/doc/8e16766379.html, 中国无损检测论坛/doc/8e16766379.html,中国焊接论坛 /doc/8e16766379.html,6、天然气管道的检验类别天然气管道检验类别包括一般性检验和专业性检验。
7、什么是一般性检验？一般性检验是日常生产管理条件下，为检查管道的保护措施而进行的常规性检验。
8、一般性检验内容有哪些？地面装置外观检查；管道防护带检查；管道埋深检查；穿、跨越管道检查；电性能测试；阴极保护参数测试；防腐层检漏；天然气气质分析。
9、什么是一般性检验结论？一般性检验完成后，检验人员应根据检验情况，出具一般性检验结论报告。
检验结论分为允许运行、限期专业性检验。
10、什么是专业性检验？专业性检验是指管道在规定的检验周期内进行的较为全面的检验，以及一般性检验中发现有影响管道安全运行而进行的检验。
专业性检验应由具备相关部门认可资质的检验单位进行。
管道完整性管理ppt课件
其他
外腐蚀 建外设力期损损伤伤和材料缺陷
9.82 14.9 21.9
11.9 9.6
0.93 7.96.8
8.2
18.94 23.9
38.17 32.1236.7 41.8
50.7
1999 1998 1997 1996
0
10
20
30
40
50
60
美国运输部1996-1999 事故原因统计 (%)
内腐蚀
油气 管道 主要 失效 模式
断裂 过量变形
韧性断裂 疲劳断裂：应力疲劳、应变疲劳、腐蚀疲劳等
过载引起的鼓胀、屈曲、伸长，外力引起的压扁、弯曲等
表面损伤
机械损伤：表面划伤、凹坑等 腐蚀：内腐蚀、外腐蚀
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
三、管道风险评价技术
风险定义为失效（或危险）后果（用C表示）和失效可能 性（用F表示）的乘积。对一种情况的风险：
Risks=Cs · Fs ▪ 失效可能性指失效的概率；
▪ 失效后果主要有：经济损失、人员伤亡、环境破坏
风险值的单位是死亡人数/年或损失资金/年 风险评价也称风险排序，包括识别风险（潜在隐患）的来源， 评价各种失效的可能性和失效后果的严重度。 风险评价的方法分为定性、定量两种，二者之间的称为半定量 方法。
• 1999年美国华盛顿发生一起汽油管道破裂事故，25万加仑汽油流 入河中并着火燃烧，导致3人死亡。破裂是从有机械损伤处开始的。 内检测曾检测出此缺陷，但未及时处理。
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15713591_基于DNV-RP-F101规范的腐蚀海底管道强度评估研究
基于+"L R $7R 8@?@规范的腐蚀海底管道强度评估研究!王!猛 赵冬岩!海洋石油工程股份有限公司"天津!V "",-!#摘要!近年来海底管道由于腐蚀缺陷造成失效的事件有增多的趋势$为了评估在管道发生腐蚀后失效的风险性"对]'^0[Y 0%!"!的腐蚀管道强度评估方法进行研究"通过算例对影响强度评估的关键因素进行了敏感性分析"并对]'^0[Y 0%!"!和]'^0Z E 0%!"!的关系进行了探讨$结果表明"影响强度评估结果的三个主要因素中"缺陷检测数据误差对评估结果影响最大$当满足一定条件时"屈强比对评估结果的影响可忽略$关键词!海底管道&腐蚀缺陷&强度评估中图分类号!)*/1V 文献标志码!.文章编号 #"/-01#/1!#"!1#"-0"#1+0"-52(%142*9&&%&&0%12.1C .((.>%>5P :&%'76/%-61%G '&%>.12*%C .>%.3+"L R $7R 8@?@=.'(\A 5<"f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c 4@A I ;5H :A 94D 9?D 4H 8;5G A @?D H @"H :A O ;D D ;Q 85<9;59D ?@8;5945P AN 4I A R .N ;5<H :A K A LF 4G 4N A H A G @"H :A 85@F A 9H 8;5499?G 49L :4@H :A <G A 4H A @H 85O D ?A 59A ;5H :A @H G A 5<H :4@@A @@N A 5H G A @?D H @R =:A 59A G H 4859;5I 8H 8;58@@4H 8@O 8A I "H :A G 4H 8;;O L 8A D I H ;H A 5@8D A 8@5A <D 8<8P D A $;%<=.(>&!@?P @A 4F 8F A D 85A &9;G G ;@8;5I A O A 9H &@H G A 5<H :4@@A @@N A 5H !引!言随着国内海洋工程的发展"我国在役海底管道总长度已超过+"""K N $但由于运营维护技术和管理上的原因"多数管道自从投产以来未进行任何清管%通球等基本的维护活动$#"X 的海底管道无法进行内检"管道的腐蚀和强度现状对管道安全运行存在重大影响$腐蚀导致管道壁厚减薄"使管道承压能力降低且引起应力集中$当腐蚀缺陷的深度和数量达到一定程度时"为维护管道而进行的修复%停工将造成经济损失$更为严重的是管道发生破裂"引发事故$因此"国内对缺陷检测和评估的需求日益迫切$对管道缺陷的检测和评估技术已经发展了,"年"并形成了成熟的规范$美国c 4H H D D A 研究所根据断裂力学理论和爆裂试验结果提出了半理论半经验公式'(0!$)!*&美国机械工程师协会!.E \*#在此基础上建立了腐蚀管道评估规范.E \*c V !()#*&g 8A O 5A G 等)V *在'(0!$的基础上对其进行了修正"将短腐蚀近似为抛物线形腐蚀"而将长腐蚀近似为矩形腐蚀"称之为改进的c V !(方法&%?等),*釆用非线性有限元模拟分析腐蚀管道承压状态"证明基于应力失效准则的非线性有限元分析方法能较为准确地预测腐蚀管道的极限内压&挪威船级社!]'^#对腐蚀海底管道进行一系列数值模拟和试验研究"并结合英国!!收稿日期,#"!10"-0#/!!作者简介,王猛!!/$"(#"男"硕士"高级工程师"主要从事海洋石油和天然气管道设计与研究$第,卷!第-期!#"!1年!"月海洋工程装备与技术Z >*.'*'(2'**[2'(*B 62Y \*').'])*>C'Z &Z (3^;D R ,"';R -Z 9H R "#"!1第,卷王猛"等,基于]'^0[Y 0%!"!规范的腐蚀海底管道强度评估研究+#11!+!天然气公司的研究成果"形成了]'^0[Y 0%!"!腐蚀管道剩余强度评估推荐规范)-*$该规范考虑了轴压和弯曲荷载的影响"建立了新的腐蚀管道评价体系$本文对]'^0[Y 0%!"!的缺陷评估方法进行研究&通过算例对影响腐蚀管道强度评估的因素进行敏感性分析&对在役管道评估的两个相关标准]'^0[Y 0%!"!)-*和]'^0Z E 0%!"!)+*的关系进行了探讨$@!腐蚀缺陷从缺陷分布方向分类"腐蚀缺陷可划分为径向缺陷和环向缺陷$径向缺陷延管轴方向分布&环向缺陷延管环向分布$现有的强度评估模型一般基于典型缺陷形式$为评估缺陷管道的承压能力"需对缺陷形状进行简化$]'^0[Y 0%!"!按矩形边界计算管壁减薄"如图!所示$图!!矩形边界金属缺陷%8<W !![A 9H 45<?D 4G @:4FA IN A H 4D D ;@@I A O A 9H 管壁的某一个区域内"可能存在多个缺陷$如果各缺陷间距满足一定条件"则应按缺陷相互作用考虑$当相邻环向缺陷角间距'(V +"!-'3#"W -或相邻缺陷轴向间距&(#!3-#"W -时!见图#&式中3为管道外径"-为管道壁厚#"缺陷可作为独立缺陷进行评估$否则应考虑缺陷的相互作用$由于篇幅限制"本文仅讨论单一缺陷$图#!相互作用缺陷%8<W #!25H A G 49H 85<IA O A 9H @A !评估模型#W !!复杂模型已有的管道强度评估模型是结合有限元分析与试验结果获得的$d 2Y 研究项目进行了!#个带有缺陷的全尺寸管道内压试验"并同时进行了三维!V ]#非线性有限元分析)1*$c ()A 9:5;D ;<L 公司的研究项目进行了1"个缺陷管道的内压试验"缺陷形式包括单一缺陷和相互作用缺陷),*$c (项目也进行了有限元分析并与试验数据进行验证)-"1*$]'^0[Y 0%!"!的评估模型基于以上两个项目的研究成果$对于只考虑内压的径向单一%矩形边界缺陷"管道破裂压力公式如下,B 94F8M D 4PM %*.B O 8H"!!#B O 8H 8M c (?!:9'-!:9'-G !!N #:!G #!N "3'-"9'-"(K '(?#"!##式中,B 94F为管道破裂压力&M D 4P为有限元分析与试验数据的P 84@值&B O 8H为按有限元分析结果确定的拟合函数&M %*.为B O 8H与数值有限元分析的P 84@值&M c为有限元中边界条件系数&(为缺陷处拉伸强度&9为缺陷深度&N l 6'!3-#"W -"6为缺陷长度&9'-为缺陷深度壁厚比&G !和G #为曲线拟合函数$式!!#和式!##可非常准确地评估缺陷管道的破裂压力)$*$]'^完成的有限元分析与试验结果对比的概率分析结果显示"M D 4P和M %*.的均值均为!"协方差分别为$X 和#X )1*$按式!!#和式!##评估需要进行有限元分析并与试验比较"然后通过数据回归分析获得准确的破裂压力"流程复杂$#W #!简化模型为简化评估流程"]'^0[Y 0%!"!还给出简化模型如下,B 94F 8O N(?#-3:-!:9'-!:9'-I :!"!V#式中,O N为模型的准确度系数&I l !!i"W V !N ##"W -$简化模型将M D 4P%M %*.和M c替换为单一系数O N"拟合函数G !替换为I "取消拟合函数G #$O N按正态分布"均值为!W "-"协方差为/W -X )-*$为保证式!V #与]'^0Z E 0%!"!的分项安全系+#1$!+海洋工程装备与技术第,卷数设计方法一致"通过可靠度分析确定分项安全系数法的破裂压力公式如下,B 9;G G 8)N G ?!:)I !9'-#$!:)I !9'-#$P :!"!,#式中,)N为分项安全系数&G ?为拉伸强度!考虑温度折减效应#&)I为缺陷深度安全系数&!9'-#$l !9'-#N A 4@i #I+EH I !9'-#"!9'-#N A 4@为缺陷深度比测量值"#I为缺陷深度的分位值系数"E H I !9'-#为缺陷深度比标准差$如果)I$!9'-#$)!"则B 9;G Gl"$因此"测量缺陷深度比应满足!9'-#N A 4@%!' I`#I+E H I !9'-#"测量缺陷深度比不超过$-X $当管道存在轴向压应力(&时"如满足条件(&%:"W -(?!:9'-!:9'-P :!#!"破裂压力需乘修正系数4!,4!8!;(6'!*(?E G #!:)N #*E G !:)I !9'-#$!:)I !9'-#$P :!"!-#式中,E G8!:9-+"+8)' 3")为缺陷宽度&*为径向应力系数$E !敏感性分析从评估模型可以看出"决定管道破裂强度的主要因素为模型准确度%缺陷数据%检测误差和管道属性$以表!所示管道参数进行敏感性分析$表@!管道参数B ':-%@!76/%-61%/'('0%2%(&管道参数数值外径3'N N,"+壁厚-'N N !#W 1拉伸强度'\Y 4-!1检测方法漏磁检测!\%&#测量缺陷深度比9'-'X ,-缺陷尺寸!6_)#'N N !#"_#"轴向压应力'!'+N N `##`#+"最大操作压力!\Z Y #'\Y 4!#V W !!模型准确度分项安全系数评估标准将模型准确度表达为管道的安全等级$]'^0[Y 0%!"!中安全等级与]'^0Z E 0%!"!的定义是一致的"按失效后果分类"划分为,非常高%高%中等和低$对应的年失效概率分别为#!"`+"#!"`-"#!"`,和#!"`V$评估模型中使用)N作为模型准确度的分项安全系数$对应不同的安全等级")N取不同的系数$同时)N与检测误差相关$对于漏磁检测法!\%&#"对应不同安全等级的)N分别为"W 1+%"W $%"W $-和"W /$安全等级越高"模型准确度系数越小"破裂压力的评估结果失效概率越低$按表!数据计算"对于!#"N N 长度缺陷的破裂压力如表#所示&各失效概率的破裂压力曲线如图#所示$表A !各失效概率的破裂压力B ':-%A !G P (&2/(%&&P (%3.(,'(6.P &3'6-P (%/(.:':6-626%&失效概率破裂压力'\Y 4-"X #$W 1V !"`V #,W +V !"`,#V W #+!"`-#!W $/!"`+#"W 1/图V !各失效概率的破裂压力曲线%8<W V !c ?G @H F G A @@?G A O ;G J 4G 8;?@@4O A H L 9D 4@@A @V W #!检测误差如果检测的腐蚀缺陷数据是完全真实的"则破裂压力的评估结果只决定于模型的准确性$但任何现有的管道检测方法"都不能获得完全真实的缺陷数据$缺陷检测常用方法包括\%&和超声检测!6)#$\%&法的检测误差以壁厚的百分比表示"6)法的检测误差以绝对值表示$例如"管壁上缺陷深度的检测值为,"X "则真实缺陷深度可能是-"X 或#"X $]'^0[Y 0%!"!将缺陷检测误差按正态分布考虑!见图,#$第,卷王猛"等,基于]'^0[Y 0%!"!规范的腐蚀海底管道强度评估研究+#1/!+!图,!缺陷深度的检测误差%8<W ,!25@F A 9H 8;5A G G ;G ;O I A O A 9H I A F H :!!以表!管道数据为例"不同缺陷深度检测误差的破裂压力如表V 所示"破裂压力曲线如图-所示$从计算结果看出"检测误差对破裂压力值有显著影响,#"X 误差相对于"误差"破裂压力值变化+1X $表E !不同壁厚检测误差的破裂压力B ':-%E !G P (&2/(%&&P (%3.(,'(6.P &='--2*6)D 1%&&61&/%)26.1%((.(&壁厚检测误差'X破裂压力'\Y 4"!/W !--!$W "1!"!+W ",#"+W #-图-!不同检测误差的破裂压力!\%&#%8<W -!c ?G @H F G A @@?G A O ;G J 4G 8;?@85@FA 9H 8;5A G G ;G @;OQ 4D D H :89K 5A @@!\%&#V W V !管道属性有限元分析表明"屈强比!(L'(?#对管道的破裂压力有影响$复杂模型基于有限元分析结果确定"可以包括屈强比的影响$简化模型未包括屈强比的影响$按表!数据计算"破裂压力曲线如图+所示$破裂压力随缺陷长度变化,缺陷长度越长"破裂压力越小$当6'!3-#"W -#1或6#,""N N 时"屈强比对破裂压力有较显著影响$从图+可以得出"相邻曲线的 B 94F3N 4U '!W -+\Y 4$以(L'(?8"W 11的破裂压力进行规格化处理"(L'(?8"W +""W 1""W $和"W /时的压力比曲线如图1所示$当6'!3-#"W -(1或6(,""N N 时"屈强比对破裂压力的影响可忽略$仍以上述数据为例"对比复杂模型与简化模型如图$所示$当(L'(#"W 1且6'!3-#"W -#,时"复杂模型确定的破裂压力比简化模型小$当(L'(?("W 1时"复杂模型确定的破裂压力均大于简化模型$随着6'!3-#"W -增大"比值趋近于!W "$$图+!不同屈强比的破裂压力%8<W +!c ?G @H F G A @@?G A O ;G J 4G 8;?@L 8A D I G 4H 8;@图1!规格化处理后的破裂压力曲线%8<W 1!c ?G @H F G A @@?G A 9?G J A @4O H A G 5;G N 4D 8S 4H 8;5S !+"L R $7R 8@?@与+"L R I 5R 8@?@的关系!!]'^0[Y 0%!"!是对存在缺陷的管道进行剩余强度分析$失效形式考虑为材料在抗拉强度极限时的承压破裂$因此评估结果只能用来判断管道是否满足最低的承压要求$当按]'^0[Y 0%!"!评估管道的结果为运行压力小于破裂压力B 9;G G时"可以得出结论,管道在当前压力下运行不会发生破裂$但不能得出管道可以升压%延寿或整个系统是安全的+#$"!+海洋工程装备与技术第,卷图$!复杂模型与简化模型破裂压力比%8<W$!>;N F4G8@;5;O P?G@H F G A@@?G AP A H Q A A59;N F D A UN;I A D45I@8N F D8O8A IN;I A D等其他结论$]'^0Z E0%!"!作为管道设计的主规范"对管道的设计和安全要求是全寿命期的$规范规定对在运行的管道评估应按完整性管理流程进行$完整性管理基于风险评估和检测计划)$*$评估和检测的内容是系统性的要求"不仅限于管道的金属缺陷$例如,检测应包括内外腐蚀缺陷%悬跨%管道沉降%总体屈曲%海床冲刷%管道保护!砂袋%抛石等#状态%海床!沙坡%侵蚀#状态%管道位移%法兰等附件连接状态及其保护结构的状态等$应根据不同检测内容和结果"按相应的规范进行评估$W!结!语通过对]'^0[Y0%!"!中对腐蚀缺陷管道的评估方法的研究"可以得到以下结论$]'^0[Y0%!"!的腐蚀管道强度评估标准的失效形式为管道内压破裂$若考虑管道延寿%升压等其他方面的评估"应按]'^0Z E0%!"!的规定进行基于风险评估和检测$影响评估结果的主要因素为模型准确度%缺陷数据%检测误差和管道属性$!!#复杂模型与简化模型的差别在于准确度和复杂程度$通过对比发现"当(L'(?#"W1且6'!3-#"W-#,时"复杂模型确定的破裂压力比简化模型小$当(L'(("W1时"复杂模型确定的破裂压力均大于简化模型$随着6'!3-#"W-增大"比值趋近于!W"$$!##目标失效概率越低"破裂压力越小$不同失效概率的破裂压力只取决于系数)N"而]'^0[Y0%!"!中该系数是给定的"所以各失效概率的破裂压力的百分比差是确定的$!V#检测误差对破裂压力值有显著影响$为准确评估管道强度"应选择低误差值的检测方法$!,#管道的屈强比对评估结果有一定影响"但当6'!3-#"W-(1或6(,""N N时"屈强比对破裂压力的影响可忽略$参考文献)!*g8A O5A G d%"\4U A L=."*8P A G["A H4D R):A O48D?G A@H G A@@D A J A D@;O O D4Q@85F G A@@?G8@A I9L D85I A G@)>*R.E)\E)Y-V+"Y G;<G A@@85%D4Q(G;Q H:45I%G49H?G A);?<:5A@@)A@H85<"Y G;9A A I85<@;O H:A!/1#'4H8;54D E L N F;@8?N;5%G49H?G A \A9:4589@"!/1V,,+!R)#*.N A G8945E;98A H L;O\A9:45894D*5<85A A G@R.E\*c V!(R \45?4DO;G I A H A G N8585<H:A G A N48585<@H G A5<H:;O9;G G;I A I F8F A D85A@)E*R#""/R)V*g8A O5A G d%"^8A H:Y CR.N;I8O8A I9G8H A G8;5O;G A J4D?4H85<H:A @H G A5<H:;O9;G G;I A I F8F A"O854D G A F;G H O;GY G;T A9HY[V0$"-H;H:A Y8F A D85A E?F A G J8@;G L>;N N8H H A A;O H:A.N A G8945(4@ .@@;984H8;5)[*R c4H H A D D A"!/$/R),*%?c"g8G K Q;;I\(R Y G A I89H8;5O48D?G A F G A@@?G A;O85H A G54D D L 9;G G;I A I D85A F8F A?@85<H:A O858H A A D A N A5H N A H:;I)>*R Z\.*"!//-,!+-R)-*]A H';G@K A^A G8H4@R]'^0[Y0%!"!R>;G G;I A I F8F A D85A)E*R #"!-R)+*]A H';G@K A^A G8H4@R]'^0Z E0%!"!R E?P N4G85A F8F A D85A@L@H A N )E*R#"!V R)1*c T b G5b L Z C"d4:G A0'8D@A5>R[8@KP4@A I85@F A9H8;5F G8598F D A@ 45I4F F D894H8;5O;G9;G G;I A I F8F A D85A)>*R.Y2.>;5J A5H8;5 Y G;9A A I85<@"#"""R)$*c T;G5;L Z C"E8<?G I@@;5("\4G D A L\d Rc49K<G;?5I45II A J A D;F N A5H;O]'^0[Y0%!"!09;G G;I A I F8F A D85A1)>*R2Z Y*>"#""!,20"!0!V/R。
埋地管道的失效机理及其可靠性研究
埋地管道的失效机理及其可靠性研究摘要：在现代社会中，埋地管道以及成为城市生产生活中—种必不可少的基础设施。
由于大部分的埋地管道都是埋藏在地下，考虑到地下各种复杂环境因素（包括湿度、温度、压力等）的影响，埋地管道会出现缓慢的腐蚀失效过程。
这显然会对管道的结构及其功能造成破坏。
本文主要对埋地管道的失效机理进行了分析，并就其可靠l生展开的相关研究。
前言在现代社会中，埋地管道以及成为城市生产生活中一种必不可少的基础设施。
例如，城市生活中的给水、送气管道，以及工农业生产中的灌溉、排污管道等，都属于埋地管道。
而根据其各自的工作和使用环境要求，埋地管道的材质和结构也各不相同。
目前常用的管道材质主要有：铸铁、钢管和塑料。
其中，铸铁由于具有强度高、抗挤压变形好、可塑性强等优势，已经成为供水管材中使用最广泛的材料。
而塑料管材在耐腐蚀性、抗污性、重量及适用性方面具有显著优势，已逐渐成为埋地管道中通用的管材。
但是，由于大部分的埋地管道都是埋藏在地下，考虑到地下各种复杂环境因素（包括湿度、温度、压力等）的影响，埋地管道会出现缓慢的腐蚀失效过程。
如果这一情况没有得到及时有效的发现和处理，埋地管道就可能出现裂纹和破损，造成管道功能失效。
为了尽量延长埋地管道的使用寿命，本文主要对埋地管道的失效机理进行了分析，并就其可靠性展开的相关研究。
1.埋地管道的失效分析1.1失效原因造成埋地管道失效的原因有很多，一般来说可以分为两大类载荷效应和结构抗力。
其中，载荷效应主要是指各种直接或间接作用于埋地管道的载荷对管道结构造成的影响。
这些载荷既包括管道自身的负载，如管道内部介质的作用、管道自身的重量，又包含管道受到的外部负荷，如覆土载荷、温度载荷、地表堆载以及上浮载荷等。
这些载荷直接或间接作用于管道，使其发生扭曲变形、结构破坏等。
而结构抗力则与载荷效应密切相关。
由于载荷效应对管道壁身长期、反复的破坏侵蚀，造成管道材料老化、变形、腐蚀甚至出现裂纹。
管道完整性管理基础知识
应急抢险预案与响应机制
应急抢险预案：针对管道事故制定抢险计划，包括抢险人员、物资、设备等资源的调配 和抢险流程的安排。 响应机制：建立快速响应机制，确保在管道事故发生后能够迅速启动抢险预案，组织有 效抢险，降低事故损失。
国际和国内标准体系
国际标准：ISO 21801、ISO 23593等
标准体系作用：统一管理、规范操 作、提高安全性
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国内标准：GB/T 30802、GB/T 30803等
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标准体系发展：不断完善，逐步与 国际接轨
管道完整性管理规范和程序
管道完整性管理标准：制定依据和 目的
防能力
云计算技术将 为管道完整性 管理提供更高 效的数据处理 和分析工具， 降低运营成本
管道完整性管 理将与大数据 技术深度融合， 实现对海量数 据的挖掘和分 析，为决策提
供有力支持
未来研究方向与发展趋势
智能化技术应用：利用大数据、人工智能等技术提升管道完整性管理水平 预防性维护：从被动维修向主动预防转变，降低管道事故风险 标准化与规范化：制定和完善管道完整性管理标准，提高管理效率与可靠性 国际化合作：加强跨国管道的协作与交流，共同应对全球能源安全挑战
程序：管理流程、操作步骤、记录 与报告等
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管理规范：完整性评价、风险评估、 预防性维护等
规范和程序的执行与监督
符合性评价与审核
符合性评价：对管道完整性管理措施是否符合相关标准与规范进行评估 审核：对管道完整性管理过程进行审核，确保其符合相关标准与规范 审核内容：包括管理程序、操作规程、记录文件等 审核周期：一般每年进行一次
管道完整性评价评价方法
一级评价
– 由管道工程师、腐蚀技术人员、涂层检验员或其他 受过相关培训的人员进行操作。 – 按下式
p d 2 t σ flow 1 - 0.85 t 1 - 0.85 d 1 D t M
ASME B31G-2009
二级评价 • 使用有效面积法
– 对一系列连续腐蚀缺陷的每一个梯形截面计算出相关段的失 效压力，把最小的失效压力作为管子的失效压力。 – 需要细致的测量，工作量大
基于情形 基于内检测
一、剩余强度评价
主要缺陷类型
• 材料缺陷
– 体积（腐蚀）型缺陷
• 质量（重量）损失，内、外腐蚀产生，最为常见；
• 剩余强度评价的重要性
– 管道安全承压、延长寿命依据 – 内检测技术的发展 – 经常性的活动
– 面积（裂纹）型缺陷
• 最危险，产生原因复杂，与材质、制造工艺、使用环境有关
等 效 应 力 /MPa
案例2——占压管道
• 一处管道占压长度近1km，原 来埋深为1.6~1.8米，后因市 场扩建，人为垫土使管道埋
2.5 管道抬升高度/m 2 1.5 1 0.5 0 0
600.00
深增至5~11米。 • 经评价：
– 如果回填土刚度低于100Mpa，管道
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 轴向距离/m
10 13
16 19 22
25 28
31 34 37 序号
40 43
46 49 52
55 58 61
64 67
0.6 0.4
25 有 限元预测失效压力（MPa）
DNV RP F101
误差/%
X46
20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 试验爆破压力（MPa）
QSY 1180.3-2009 管道完整性管理规范-3
Q/SY中国石油天然气集团公司企业标准Q/SY 1180.3-2009管道完整性管理规范第3部分:管道风险评价导则Pipeline integrity management specification-Part 3: Guideline of pipeline risk assessment2009-01-23发布2009-03-15实施中国石油天然气集团公司发布管道完整性管理规范第3部分:管道风险评价导则Pipeline integrity management specification-Part 3: Guideline of pipeline risk assessment2009-01-23发布2009-03-15实施中国天然气集团公司分布目录前言 (4)1 范围 (5)2 术语和定义 (5)3 风险评价的目的 (5)4 管道风险评价 (6)5 风险评价报告 (8)附录A（资料性附录）PRDC输油管道风险评价法 (9)前言Q/SY 1180（管道完整性管理规范）分为8个部分：第1部分：总则；第2部分：管道高后果区识别规程；第3部分：管道风险评价导则；第4部分：管道完整性评价导则；第5部分：建设期管道完整性管理导则；第6部分：数据库表结构；第7部分：建设期管道完整性数据收集导则；第8部分：效能评价导则。
本部分参照Q/SY 1180的第3部分。
本部分参照SY/T 6648《危险液体管道的完整性管理》和SY/T 6621《输气管道系统完整性管理》，并借鉴了美国完整性管理的经验。
本部分的附录A、附录B、附录C为资料性附录。
本部分由中国石油天然气集团公司天然气与管道专业标准化技术委员会提出并归口。
本部分起草单位：管道分公司、西南油气分公司、北京华油天然气有限责任公司、西气东输管道公司。
本部分主要起草人：郑洪龙、罗文华、张华兵、王联伟、冯庆善冼国栋、赵冬野。
Q/SY 1180.3-2009管道完整性管理规范第3部分：管道风险评价导则1 范围Q/SY 1180的本部分规定了油气管道风险评价的原则与内容。
基于蒙特卡洛法的钢管腐蚀结构可靠性研究
２
１ 腐蚀钢 管的可靠性分析
：
钢 管 的机 械 可 靠性 主要 取 决 于它 的受 力 情况 。
导 致管 道失 效 的的 主要受 力包 括轴 向应 力 和环 向应 力ｌ ｌ ｌ 。轴 向应 力 主要 由温 度 、 内压 以及管 道 轴 向摩 擦 在式 （ ） ， 道 的流 变 应力 ￣＝ ｔ ， 是 管 道 １中 管 ｋｙ ｒ
关键 词 腐蚀 钢 管 蒙特 卡 洛 法 失 效 率
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｔｅ ｕ ｅ ｈ ｓｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ａ ｙ ｔ ｅ ｃ ｒｏ ｅ ． ｏ ｉ ｉ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｏ ｍａ ｅ ａ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｆｉ ｒ ｆ ｔ ｅ ｕ ｅ ｓ ｒ ｃ Ｓ ｅ ｌｔ ｂ ａ ｈ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｏ ｂ ｏ ｒ ｄ ｄ ｓ ｔ ｓ ｉ ｎｆ ａ ｔ ｋ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｔ ｔ ｒ ａｌ ｅ ｏ ｅ ｌ ｂ ｙ ｉ ｔ ｕ ｕ ｓ ｔ ｃ ｕ ｅ ｙ ｃ ｒｏ ｉ ｎ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅｃ ａ ｇ ｆｃｒ ｕ ｅｅ ｔ ｌ ｔｅ ｓ ｏ ｕ ｉｄ ｐ ｐ ｓ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗ ｔ ｈ ａ ａ ｔｒ ｉ ｅ ｔ ｅ ｐ ｙ ｉａ ａ ｓ ｄ ｂ ｏ ｒ ｓｏ ． ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ｈ ｎ ｅｏ ｉ ｍｆｒ ｎ ｉ ｒ ｓ ｆｂ ｒ ｉ ｅ ， ｏ ｉ ｅ ｉ ｔ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓｌ ｈ ｓｃ 于概 率化 的数 学模 型 而 解 决 问题 的统计 定 量 方 法ｌ ７ ｌ 用蒙 特 卡 洛 法解 决 。利 问题 的基本 思想 是 ：首先 建立 与描述 该 问题有 相 似 性 的概 率模 型 ，并 利用 这种 相似 性把 这个 概 率模 型 的某 些特 征 （ 随机 变量 的均 值 、 差 ） 如 方 与数 学 计 算
含腐蚀缺陷燃气管道极限载荷的有限元分析
山于腐蚀缺陷的尺寸埘含有腐 蚀缺 陷燃气管道 的极 限载荷 有很 火 的影 响。研 究 中主 要讨论 了缺陷的 长度 ，深度 ，宽度对极 限载荷的影 响。这 ＝个参数 的具体取值 见表 １ ： ：
极 限载荷 的有 限元分析
下 降 ，甚 至 会 导 致 管体 局 部 腐 蚀
穿孔 泄 漏 或 破 裂 事 故 的 发牛 为 １１有 限元模 型 ． １２材料的性能实验 ． 了 预测 整 个 管 道 的 腐 蚀情 『 兕，确 分 析 采 用 三 维 弹 性 模 型 ， 为 ｒ 到材料真实 的膻 力一 应 得 定 腐蚀 对 管 道 结 构 完 整性 的危 害 用规 则 的矩形槽 来 模拟 腐蚀 缺 陷 ，
０ ５ Ｐ ， Ｖ ｎ Ｍｉ 屈服准则 ， ．Ｍ ａ ０ 采用 ｏ— ｓ ｅ 对 变化对环 向应 力影 响较大 ，所 以缺 管道进行 非线性分析 ，得 到管道 的 陷长度和深度 的变化 对极 限载１ 岢的
应 力云 图，见图 ５ 。并根 据计算结 影 响明显 ，宽度 的变化对极限载荷 果 做 出含 腐蚀 缺 陷燃 气 管 道 的 应 的影 响不 明显 。 力 一载荷 曲线 ，取强度极 限的 ８ ％ ０
过计算 ，得到含不 同缺陷尺寸燃气 但 当腐 蚀 缺陷 的长度 达 到一定 时 ， 定 时 ，缺 陷 宽度 的增 加 对 管道 极 管道 的极限载荷 ，结果列 于表 １ 缺 陷长 度 的 增 加 对 管道 极 限载 荷 限载 荷 的 影 响不 明显 。 当腐蚀 缺 。 经过分析 ，管道 的失效模式为 的影 响 不 明 显 。但 缺 陷 深度 则 不 陷深 度 较 小 时 ，宽 度 变 化对 腐 蚀 塑性垮塌失效 ，当 Ｖ ｎＭｉ 应力到 同 ，随着 缺陷深度 的增加 ，管道极 管道 的极 限载 荷几 乎不影 响 。 ｏ ｓ ｅ 达贯穿整个腐蚀 区域 的参照应力 时 限载荷 不断 减少 。
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含腐蚀缺陷悬空管道的考虑多个变量相关性的非概率时变可靠
性分析
王艺环;冼国栋;刘思铭
【期刊名称】《机械》
【年(卷),期】2018(045)009
【摘 要】考虑管道工程中的小样本数据难以得到准确的概率分布且采集数据需大
量费用,且影响不确定因素相互影响的前提下,在研究其可靠性时提出利用非概率集
合理论凸方法为理论基础的椭球模型.考虑结构抗力随时间衰变的客观特性,基于随
机过程的时变可靠性分析需要大量的数据,提出了更符合实际情况的随时间抗力的
时间累计效应产生的衰变和腐蚀随时间增长向相结合的模型,并结合实际带腐蚀缺
陷的悬空管道的极限悬空长度式子,建立了考虑腐蚀缺陷悬空管道的时变极限状态
方程,进行二维与三维的不确定变量相关性的非概率可靠性分析.可以作为基于随机
过程理论的腐蚀悬空管道的时变可靠性分析理论的有效补充,为埋地油气管道的维
护提供理论依据.
【总页数】10页(P11-19,80)
【作 者】王艺环;冼国栋;刘思铭
【作者单位】西南石油大学机电工程学院,四川成都 610500;中国石油西南管道公
司,四川成都 610000;西南石油大学土木工程与建筑学院,四川成都 610500
【正文语种】中 文
【中图分类】TE973
【相关文献】
1.非随机过程的地震激励下埋地压力管道的非概率可靠性分析 [J], 张鹏;王艺环;秦
国晋
2.考虑变量相关性的非概率可靠性灵敏度分析方法 [J], 王良伟;何新党
3.考虑变量相关性的桥梁时变地震易损性研究 [J], 李辉辉;李立峰
4.含腐蚀缺陷埋地管道悬空段力学作用与可靠性分析 [J], 王晓静;倪晓阳;李明桥
5.考虑随机变量相关性的腐蚀管道失效概率 [J], 张鹏;彭杨
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