在役原油長(zhǎng)輸管道安全評(píng)定及壽命評(píng)估

1、本文由guozj408貢獻(xiàn)pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。第３７卷第３期２００８年５月石油化工設(shè)備ＰＥＴＲＯ－ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴＶ０１３７Ｎｏ３２００８Ｍａｖ文章編號(hào)：１０００—７４６６（２００８）０３—００９４—０４在役原油長(zhǎng)輸管道安全評(píng)定及壽命評(píng)估趙保興１，郭志軍２（１中石化物資裝備部，北京ｌＯＯＱ２９；２蘭州石油機(jī)械研究所，甘肅蘭州７３００５０）摘要：簡(jiǎn)要介紹了石

2、油天然氣長(zhǎng)輸管道缺陷評(píng)定和壽命評(píng)估方法。對(duì)１條使用２０多年的長(zhǎng)輸管道通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、失效分析和實(shí)物樣品理化性能檢測(cè)，基于“合于使用”的原則，用ＣＯＤ法并采用ＡＮＳＹＳ和內(nèi)壓疲勞試驗(yàn)確定了管道繼續(xù)使用的參數(shù)和剩余壽命。關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管道；安全評(píng)定；壽命分析中圖分類號(hào)：ＴＱ０５５８１文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ石油天然氣長(zhǎng)輸管道為壓力管道，是在使用中可能引起燃爆和重大環(huán)境災(zāi)難的危險(xiǎn)性較大的特種設(shè)備。截止到２００４年，我國(guó)在役石油天然氣長(zhǎng)輸管道有３１０４ｋｍ［

3、１］。一般長(zhǎng)輸管道經(jīng)過(guò)的地理環(huán)境較為復(fù)雜，施工難度大，其焊接質(zhì)量較難控制，管道內(nèi)外壁腐蝕較為普遍。隨著管道數(shù)量的增加和運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，管道事故發(fā)生頻率增高。為保障管道安全運(yùn)行，建立長(zhǎng)輸管道監(jiān)檢測(cè)和壽命、安全評(píng)估體系是非常必要的。１和泄漏檢測(cè)納入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)?；凇昂嫌谑褂谩焙汀白畋∪酢痹瓌t來(lái)判別含缺陷的承壓設(shè)備在規(guī)定的使用工況條件下能否繼續(xù)安全使用ｎ￣７］，已在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。油氣輸送管道缺陷評(píng)定方法主要有以ＣＯＤ設(shè)計(jì)曲線為依據(jù)的

4、評(píng)定方法和基于ＣＥＧＢＲ６的評(píng)定方法兩類。對(duì)于剩余強(qiáng)度計(jì)算，國(guó)外一般采用非線性有限差分計(jì)算法，并開發(fā)出計(jì)算機(jī)程序來(lái)完成損壞模型及其極限強(qiáng)度分析，預(yù)測(cè)已損試件的剩余強(qiáng)度及引發(fā)應(yīng)力［ａ９３。文獻(xiàn)［１０］對(duì)管道腐蝕的剩余強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析，得出了腐蝕區(qū)應(yīng)力分布及應(yīng)力隨載荷變化的歷程曲線、腐蝕區(qū)尺寸對(duì)剩余強(qiáng)度的影響，分析了應(yīng)力腐蝕環(huán)境下臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子Ｋ。Ｓｃ。的含義，給出了含缺陷構(gòu)件的應(yīng)力腐蝕失效判據(jù)Ｋ。ｓｃ。。結(jié)果表明，工程計(jì)算方法所得計(jì)算

5、結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果吻合較好，可用于壓力管道等含缺陷構(gòu)件的安全評(píng)定。對(duì)于土壤環(huán)境下鋼質(zhì)管道可靠度的預(yù)測(cè)，可通過(guò)分析埋地管道的腐蝕情況，依隨機(jī)變量極小值的統(tǒng)計(jì)分布理論建立管道腐蝕時(shí)的可靠度模型，利用Ｍａｔｌａｂ軟件編程計(jì)算各參數(shù)及埋地管道的可靠度，估算任何時(shí)刻的可靠度［１。在對(duì)埋地管道的應(yīng)力應(yīng)變分析中，節(jié)點(diǎn)摩擦力循環(huán)迭代法和土壤彈塑性分區(qū)計(jì)算方法解決了土壤與管道相互作用的問(wèn)題，文獻(xiàn)［１２３建立了埋地輸油管道三維梁?jiǎn)卧邢拊獞?yīng)力應(yīng)變計(jì)算力學(xué)模

6、型并給出了求解方法，給出了考慮管道內(nèi)壓時(shí)管道綜合應(yīng)力的計(jì)算方法。長(zhǎng)輸管道缺陷診斷和評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀管道的設(shè)計(jì)壽命一般為３０～５０ａ，線路閥門壽命小于２０ａ，我國(guó)有一半的油氣管道運(yùn)營(yíng)時(shí)間已經(jīng)超過(guò)２０ａ，進(jìn)入了事故多發(fā)期。為了保障管道安全道經(jīng)２０多年運(yùn)行，發(fā)生過(guò)多次泄漏事故，并停用多年。因生產(chǎn)能力的擴(kuò)大，現(xiàn)急需重新投用該管道。管道總長(zhǎng)１７１５ｋｍ，為０４２６ｍｍＸ７ＧＢｍｍ的螺旋焊Ａ３（Ｆ）的標(biāo)準(zhǔn)。按照ＳＨ３０５９—１９９４（（石油化工企業(yè)

7、管道設(shè)計(jì)器材選用通則》，該材質(zhì)已經(jīng)不適用于目前的操作條件。螺旋焊縫彎曲試驗(yàn)性能不合格，試樣沿焊縫中間開裂，斷面有大量夾渣、氣孑Ｌ、未焊透等缺陷。金相檢驗(yàn)?zāi)覆慕M織均勻，組織中的非金屬夾雜物主要為條帶狀分布的硫化物和少量的球狀?yuàn)A雜物，硬度１３０～１４０ＨＢ。管，受當(dāng)時(shí)條件限制，管道材質(zhì)由原設(shè)計(jì)１６Ｍｎ改為Ａ３（Ｆ）。輸運(yùn)量５Ｍｔ／ａ時(shí)泵輸出壓力２５ＭＰａ，操作溫度４０～７５℃，設(shè)計(jì)壽命１５ａ。該管道雖然較短，但經(jīng)過(guò)的地理環(huán)境較為復(fù)雜，絕大部

8、分采用埋地敷設(shè)，埋地深度一般為１５ｍ，穿越鐵路時(shí)采用砼涵洞方式。管道公路穿越段是整個(gè)管道最薄弱和事故多發(fā)段。管道在分段組裝后采用自由滑坡下管的方法下溝。管道投產(chǎn)初期連續(xù)運(yùn)行，最高工作壓力為１５ＭＰａ左右，輸送量３環(huán)焊縫根部存在最大約１／ｚ板厚的未焊透或未填滿，有對(duì)接縫隙，縫隙沿熔合線向焊縫發(fā)展，尖端圓鈍，高倍下觀察裂紋內(nèi)部充滿氧化物。螺旋焊縫、環(huán)焊縫３區(qū)的金相組織正常，焊縫３區(qū)硬度均小于１７０ＨＢ。０００～１２０００ｔ／ｄ。工作溫ｔ／ｄ

9、，壓力波度小于８０℃，輸油前按２℃／ｈ暖管。近年來(lái)管道主要是間歇式運(yùn)行，最大輸送量１２０００動(dòng)較頻繁，最高工作壓力１６ＭＰａ，工作溫度低于５０℃，不暖線。原油中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)００５％～２５％，酸值高，鹽分（１１～５９）１０一。該管道的斷裂大多發(fā)生在道路下方附近的管道焊縫上，個(gè)別泄漏處可見(jiàn)腐蝕坑。２２管道腐蝕檢測(cè)利用管道智能漏磁檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)管道腐蝕比較均勻，壁厚減薄量在１２５～３５ｍｍ的有１７處、１２５ｍｍ以下的有１５７處，其中有幾