摘要:

利用ASME B31G Modified评价准则、BS7910评价准则、SHELL92评价准则、DNV RP F101评价准则、PCORRC评价准则这五种剩余强度评价准则对不同钢级油气管道进行剩余强度的计算,并与爆破压力进行对比分析,考察其保守性和准确性.结果表明:随着缺陷深度和缺陷长度的增加,预测剩余强度呈减小的趋势,缺陷长度出现临界值;随着钢材强度的增加,用不同方法计算的流变应力之间的差值逐渐减小;ASME B31G Modified评价准则适合于低强度钢的安全评定,PCORRC评价准则适合于中强度钢的安全评定,SHELL92评价准则适合于高强度钢的安全评定;DNV RP F101评价准则绝对误差平均值和相对误差平均值最小,SHELL92评价准则绝对误差平均值和相对误差平均值最大.所得结论对于油气管道剩余强度预测有一定的参考意义.

摘要:

油气管道的环焊缝质量好坏与管道能否安全运行密切相关,近年来管道环焊缝问题日益突显,因此准确评价管道环焊缝缺陷的适用性对于保障管道安全运行具有重要的意义.为了给环焊缝缺陷安全评定提供参考,系统总结了现行的环焊缝缺陷适用性评价方法并归纳为6种类型,剖析了各类方法的原理、特点及适用性,从焊接缺陷、内外部载荷及材料性能等3个方面分析了目前环焊缝缺陷适用性评价过程中遇到的瓶颈问题,并针对高钢级管道环焊缝所暴露出的新问题,提出了环焊缝缺陷适用性评价的未来展望.研究结果表明:①环焊缝缺陷可分为体积型缺陷和平面型缺陷两大类;②对于体积型缺陷,主要考虑塑性失效模式,推荐采用修正的Miller方法;③对平面型缺陷,应同时考虑塑性失效和断裂失效模式,推荐采用BS 7910:2015标准中基于失效评估图(FAD)的方法,并根据可用材料参数及保守性选用通用失效评估曲线(FAC)或特定FAC.结论 认为,该研究成果有助于保障管道的安全运行.

摘要:

油气管道内检测是保障油气管道安全的最有效的技术措施之一,而近年来出现的高碳钢、大管径、高压力、高流速油气管道对内检测技术与装备提出了新的挑战.为此,在调研电磁内检测新技术、极低频微弱瞬态信号检测新技术以及油气管道内检测新装备工程应用的基础上,基于电磁信号的主动发射与接收实现金属缺陷的检测,研发出电磁控阵检测器新技术与装备;基于杜芬混沌振子对含噪信号进行检测,实现对噪声中的极低频信号的检测,研发出极低频瞬态微弱信号检测新方法与装备,并开展了实际检测工程验证.研究结果表明:①研发的电磁控阵内检测新技术,利用直流励磁磁场和高频激励磁场协同作用的机理,仅用小信号激励即可实现响应的摄动效果;②引入采集信息成分的压缩采样,可突破内检测器的速度瓶颈,使电磁控阵检测器的检测速度达到创世界记录的8 m/s;③研发的基于混沌的极低频微弱瞬态信号检测新方法,可突破高速运动条件下内检测器管外跟踪定位过程中接收信号微弱且持续时间短暂的技术瓶颈,将微弱瞬态信号实时检测的信噪比降低到-10 dB以下.结论认为,该新装备的优越性能已经在实际运行的油气管道检测工程中得到了检验,将为国内主干油气管道的安全运行提供技术支撑和设备保障.

摘要:

我国油气管道数据采集与监控系统(SCADA)在用软件多为国外产品,为了保障国家油气能源输送安全,中国石油北京油气调控中心在“十二五”期间自主研发了一款国产SCADA软件——PCS管道控制系统(以下简称PCS).为了确保PCS软件功能完备、运行稳定可靠,在开展PCS软件工业试验前,对其测试评价方法进行了先行研究.基于SCADA软件特点和软件测试相关国家标准,研究制订了一种油气管道SCADA软件工业试验测试评价方法,形成了中国石油企业标准,并编制了PCS软件工业试验测试评价方案,针对PCS软件的功能性、可靠性、易用性、效率、可维护性和可移植性等6个方面进行了测试,并对其结果进行了度量分级评价.结论认为:PCS软件已达到确认产品水平,测试评价方法具有实用性;所制订的测试评价方法填补了国内油气管道SCADA软件工业试验测试评价的技术空白,具有十分重要的实践意义,为后续的SCADA工业试验及SCADA软件测试评价提供了技术指导和标准依据.

摘要:

焊接残余应力是造成焊缝开裂失效的主要原因,因而精确描述应力对于管道安全输送极为重要,而外加拘束是影响焊接应力分布的众多因素之一.为此,应用ANSYS仿真软件,采用实体—壳单元耦合建模方法,建立了拘束度与焊接过程的温度场和应力场耦合仿真模型,研究了拘束对油气管道焊缝应力的影响.同时,还基于自建的1套自拘束焊接试验装置,实现了不同拘束状态下管道的焊接,并通过应变仪采集焊接过程中的应力应变数据,与模拟结果进行对比,进而证明了ANSYS仿真耦合模型的有效性.结果表明:①对于两端约束的钢管焊接对接接头,随着管长增加,焊缝处的轴向应力减小,在距离焊缝230 mm处的轴向应力亦减小;②焊趾处的塑性应变亦减小,整体焊接结构的拘束度降低;③焊接的管道残余应力随着拘束度的上升而增大,拘束情况对焊接残余应力的影响明显;④拘束度最大的0.5 m×0.5 m管子,其焊接残余拉应力最大可达140 MPa,高残余拉应力会严重削弱管道的整体性能.进而提出建议:加强管道建设期间的焊接施工管理,避免产生管道焊接时的强拘束.

摘要:

为了准确、合理地划分油气管道的管段数目,有针对性地维护具有不同风险的管段,降低管道风险评价的成本,提出了一种改进的、引入重叠度指标的模糊投影寻踪聚类(FPPC)管段划分方法.从管道样本集的数据类特征出发,构造了同时考虑到类间稀疏度、重叠度和类内紧密度的投影指标函数,据此建立了改进的FPPC算法管段划分模型,并以我国某输气管道的管段划分为例,对比分析了改进算法与传统FPPC算法的管段划分效果.研究结果表明:①改进的FPPC模型无需制订相应的管道风险等级标准,克服了传统模型随机、模糊等主观性缺陷,将管段划分为4类更加合理准确;②设计的投影指标函数能够识别管道样本中的小类,提高了管段划分的聚类精度和可信度;③与投影寻踪聚类算法和传统的FPPC算法对比结果表明,改进的FPPC算法收敛速度更快、迭代次数更少.结论认为,该研究成果给出了更为科学的管段划分方法,为油气管道的风险评价提供了理论依据.

摘要:

油气管道风险评价作为当前的热点问题,逐渐由定性评价向定量评价过渡.为了减少油气管道定量风险评价过程中主观因素的影响,建立了基于管道失效历史数据的油气管道定量风险评价模型,通过分析美国管道与危险品安全管理局(PHMSA)等数据库的管道分类失效数据,确定了油气管道的基本失效概率与修正因子的指标体系,再根据各个指标量化的难易程度将修正因子分为定量、半定量及定性3种类型,其中前两类指标可以量化或量化分级,仅后一类指标依赖于专家的经验判断,大大降低了风险评价的主观依赖性.进一步构建了油气管道风险评价矩阵,用失效概率量化失效可能性,用后果评分量化失效后果的严重程度.最后,将该油气管道定量风险评价方法应用于某输气管线,并绘制“红橙黄蓝”4色管线风险分布图,识别出该管线的高风险管段.结论认为:①基于管道失效历史数据的风险评价方法能够客观地量化管道的失效概率,准确进行风险分级,有利于实施风险分级管控策略;②建议建立全行业或全国范围的管道失效数据库,以期为基于历史数据的定量风险评价乃至制订风险管控措施提供依据.

摘要:

针对传统油气管道数据监测方法检测准确度低的问题,设计基于大数据管理架构的油气管道数据监测分析模型.首先构建模型的整体架构,通过大数据支持收集和整理管道数据,对其进行预处理,确定关联排列行数和列数;引入布里渊传感技术,基于分布式光纤传感器和传感数据,通过光纤取代传统数百个传感点构成的数据生成回馈传感序列;通过计算模板和光纤反馈情况,生成距离数据,依靠散射点射谱关系距离,确定当前油气管道各处距离值,通过比对即可确定当前管道是否有弯曲情况,实现管道数据的监测.实验数据证明,基于大数据管理构架的油气管道监测分析模型在管道弯曲监测实验中,监测准确度更高,具有明显的监测优势.

摘要:

目前国内外还没有针对管道螺旋裂纹的相关评估方法.为此,借鉴标准BS7910中管道轴向裂纹和环向裂纹的评估方法,基于无限大平板斜裂纹将应力分解到裂纹方向及其垂直方向的求解思路,结合有限元模拟,提出了管道螺旋裂纹的评估方法:将螺旋裂纹的计算归结为轴向裂纹和环向裂纹的计算,根据无限大平板斜裂纹轴向裂纹和环向裂纹的复合计算公式,推导出管道螺旋裂纹应力强度因子的近似计算公式,并进行了静水压爆破验证试验.结果表明:该评估方法准确可靠,最大误差为5.62％,可以用于管道螺旋裂纹的工程评估.

摘要:

在油气管道风险评价的管段划分过程中,若选用作为分段标准的管道属性对象大少,则管道的分段数目少,无法详细描述管道沿线各点的风险变化状况,也无法利用所得风险评价结果数据准确定位高风险管段并进行针对性的维护;相反,管道的分段数目过多,管道风险评价、结果分析的工作量则将成倍增加.为此,提出了利用模糊聚类法对油气管道进行动态分段的方法,并介绍了该方法的基本原理和一般步骤.实际应用结果表明:模糊聚类法通过选用不同的截距阵,可动态选取分段标准,使得管段划分的细密程度始终满足风险评价人员对目标的期望,使管段划分更加高效、合理,并且运用该方法选取管道属性对象作为划分标准及模糊聚类的计算过程都可以通过程序实现,提高了管段划分过程中计算的准确性和计算效率,从而提高了管道风险评价的准确性,降低了管道风险评价的成本.