在役原油长输管道安全评定及寿命评估.doc

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第３７卷第３期２００８年５月
石油化工设备ＰＥＴＲＯ－ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
Ｖ０１．３７
Ｎｏ．３２００８
Ｍａｖ
文章编号：１０００—７４６６（２００８）０３—００９４—０４
在役原油长输管道安全评定及寿命评估
赵保兴１，郭志军２
（１．中石化物资装备部，北京ｌＯＯＱ２９；２．兰州石油机械研究所，甘肃兰州
７３００５０）
摘要：简要介绍了石油天然气长输管道缺陷评定和寿命评估方法。对１条使用２０多年的长输管道通过现场检测、失效分析和实物样品理化性能检测，基于“合于使用”的原则，用ＣＯＤ法并采用ＡＮＳＹＳ和内压疲劳试验确定了管道继续使用的参数和剩余寿命。
关键词：长输管道；安全评定；寿命分析中图分类号：ＴＱ０５５．８１文献标志码：Ａ
石油天然气长输管道为压力管道，是在使用中可能引起燃爆和重大环境灾难的危险性较大的特种设备。截止到２００４年，我国在役石油天然气长输管道有３×１０４ｋｍ［１］。一般长输管道经过的地理环境较为复杂，施工难度大，其焊接质量较难控制，管道内外壁腐蚀较为普遍。随着管道数量的增加和运行时间的延长，管道事故发生频率增高。为保障管道安全运行，建立长输管道监检测和寿命、安全评估体系是非常必要的。
１
和泄漏检测纳入计算机监控系统。基于“合于使用”和“最薄弱”原则来判别含缺陷的承压设备在规定的使用工况条件下能否继续安全使用ｎ￣７］，已在国内外得到广泛应用。油气输送管道缺陷评定方法主要有以ＣＯＤ设计曲线为依据的评定方法和基于ＣＥＧＢＲ６的评定方法两类。对于剩余强度计算，国外一般采用非线性有限差分计算法，并开发出计算机程序来完成损坏模型及其极限强度分析，预测已损试件的剩余强度及引发应力［ａ．９３。文献［１０］对管道腐蚀的剩余强度进行有限元分析，得出了腐蚀区应力分布及应力随载荷变化的历程曲线、腐蚀区尺寸对剩余强度的影响，分析了应力腐蚀环境下临界应力强度因子Ｋ。Ｓｃ。的含义，给出了含缺陷构件的应力腐蚀失效判据Ｋ。ｓｃ。。结果表明，工程计算方法所得计算结果与实验测定结果吻合较好，可用于压力管道等含缺陷构件的安全评定。对于土壤环境下钢质管道可靠度的预测，可通过分析埋地管道的腐蚀情况，依随机变量极小值的统计分布理论建立管道腐蚀时的可靠度模型，利用Ｍａｔｌａｂ软件编程计算各参数及埋地管道的可靠度，估算任何时刻的可靠度［１¨。在对埋地管道的应力应变分析中，节点摩擦力循环迭代法和土壤弹塑性分区计算方法解决了土壤与管道相互作用的问题，文献［１２３建立了埋地输油管道三维梁单元有限元应力应变计算力学模型并给出了求解方法，给出了考虑管道内压时管道综合应力的计算方法。
长输管道缺陷诊断和评价技术发展现状
管道的设计寿命一般为３０～５０ａ，线路阀门寿
命小于２０ａ，我国有一半的油气管道运营时间已经
超过２０ａ，进入了事故多发期。为了保障管道安全
高效运行，西方发达国家均采取对埋地管道进行有效管理和定期检测维护制度，使管道的故障率降低至可接受的水平，欧美各国已制定了相应的法规和标准，我国也已开始试行［２’３］。管道完整性评价的方法有可靠性分析、风险评估和管道剩余寿命评价３种，评价依据是管道检测结果，目标是预测管道的剩余寿命。与设计寿命密切相关的是油气管道的诊断问题，对管道内、外部进行早期诊断，可预测管道剩余使用寿命。通常主要采用智能清管器对管道内表面的各种缺陷位置、大小进行比较精确的检测。德国采用统计分析法，对历年来的管道缺陷进行系统的统计分析和计算机模拟研究。美国则把管道的腐蚀
收稿日期：２００７—１２－２８
作者简介：赵保兴（１９７４一），男，吉林榆树人，工程师，在读硕士，从事设备管理工作。
万方数据
第３期
赵保兴，等：在役原油长输管道安全评定及寿命评估
疲劳破坏是长输管道破坏的基本形式之一，国内外以弹塑性断裂理论为基础，提出了基于Ｊ积分的疲劳裂纹扩展率工程计算方法，并推导出了胁Ｍ模型下的疲劳寿命工程计算公式。从理论上讲，用该方法估算疲劳寿命，比使用基于线弹性理论得到的疲劳寿命计算公式更为合理［１３１。灰色预测是灰色理论的主要内容之一，与一般概率统计评估方法相比，灰色评估是一种小样本评估方法，由数学模型计算处理后得到结果。埋地输油管道是一个影响因素众多且彼此关系不很明确的灰色系统，如何对该系统进行风险管理和风险等级评估以及确定系统内诸因子对该势态的影响权重是目前研究的热门领域［１４￣２…，它适合解决诸如管道腐蚀势态等目前难以解决的复杂腐蚀体系综合性评估问题。在解决实际问题时，模糊理论与灰色理论结合，分析结果将更接近实际情况。
腐蚀长度超过１ｍ的大面积腐蚀，全线未发现壁厚减薄量大于３．５ｍｍ的点。开挖结果表明，多数壁厚减薄