【29页】毕业论文_油气长输管线的腐蚀剩余寿命预测.doc文档推荐下载 ㊣ 精品文档 值得下载

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论文作者签名年月日摘要油气长输管线通常埋置地下，不可避免遭受土壤腐蚀。

建于上世纪七八十年代的管线已经处于寿命的中后期，管道运行存在定的危险性。

因此，预测在役管线的剩余寿命对于制定管线的运行和维修方案具有重要意义。

本文对油气长输管线的腐蚀类型腐蚀机理腐蚀因素腐蚀特点进行了全面深入的分析阐述了长输管线剩余寿命预测的基本原则寿命预测中的关键技术以及预测的重点和处理方法通过分析长输管线沿线内压的分布，建立了基于爆破方程的腐蚀缺陷极限尺寸模型最后通过点腐蚀和均匀腐蚀具体的说明油气长输管线剩余寿命的预测。

关键词油气长输管线腐蚀速率剩余强度剩余寿命预测研究类型综合研究摘要绪论本文研究背景本文的研究意义国内外研究状况概述国外研究现状国内研究现状本文的主要研究内容及关键技术主要研究内容关键技术腐蚀特点及因素埋地长输管线的特点长输管线腐蚀类型孔蚀缝隙腐蚀电偶腐蚀应力腐蚀长输管线的腐蚀因素分析环境因素结构因素腐蚀寿命预测技术概述腐蚀剩余寿命预测准则准则及其优缺点准则腐蚀管道评估的推荐作法及的保守性和误差性管道穿越的实际工况实际工作载荷实际工作应力腐蚀剩余寿命预测的原则腐蚀剩余寿命预测模型的种类腐蚀管线剩余寿命预测技术均匀腐蚀缺陷剩余寿命预测均匀腐蚀缺陷剩余寿命预测算例点蚀缺陷剩余寿命预测点蚀缺陷剩余寿命预测算例结论参考文献致谢榆林学院本科毕业设计绪论本文研究背景中国管道工业的发展，至年底已有年的历史，先后出现过三次建设高潮。

第个建设高潮是在世纪年代伴随大庆辽河和胜利等东部大型油田的开发，中国建成了连接东北华北和华东地区的东部输油管网。

第二个高潮建设是在上世纪年代伴随新疆塔里木吐哈四川和长庆等西部油气田的开发，中国在西部地区建成了连接油气田和加工企业的长输油气管道和川渝输气管网。

目前，随着中国东部和西部地区油气田的进步开发和国外油气资源的引进，特别是天然气工业的快速发展，中国油气管道建设进入了第三个高潮。

近年来批区域性大型天然气干线管道的建成投产，使中国管道工业的发展速度和技术水平跨入了世界先进行列。

为保障油气供应，改革开放年，中国石油在祖国神州大地建成道道地下钢铁长城。

截至年底，中国石油修建油气管道总长度达到万公里。

其中，成品油管道公里，约占全国的天然气管道万公里，约占全国的本文的研究意义随着油气长输管道数量的增加和运行时间的增长，管道设计制造安装及运行管理中的问题逐渐暴露出来，致使管道事故时有发生。

国内外大量统计资料显示，腐蚀是管道破坏的主要原因。

根据美国运输安全局报告的统计资料表明，管道失效原因中腐蚀占英国天然气公司报道，管道失效原因中腐蚀占以上腐蚀缺陷的存在会降低管道的强度，对管道的安全运行产生隐患。

限于财力人力物力，不可能也不必要对所有超标缺陷管道进行更换和返修，因此，需要进行评价。

对含有腐蚀缺陷的管道进行剩余强度评价，可以利用油气长输腐蚀管道剩余强度评价技术研究避免腐蚀所导致爆裂等恶性事故的发生可以避免管道打压试验评价造成的停工停产可以避免管道过早更换所花费的巨额费用。

同时，利用已报废或因经济效益低下而停输的输油管道改为输气管道，具有投资小风险低前期工作简单改造周期短等优点。

油气长输腐蚀管道剩余强度评价的目油气长输管线的腐蚀剩余寿命预测的就在于研究缺陷是否能在操作压力下允许存在，以及在缺陷下允许存在的最大工作压力，从而科学地指导管道的维修计划和安全生产管理。

带腐蚀缺陷的管线在其后的运行过程中，可能产生破裂泄漏，如果不能及时了解管道的腐蚀情况，工作是否安全，则往往会导致恶性事故的发生，造成巨大的财产损失，甚至人员伤亡。

但是，自目地进行更换或维修则会带来不必要的浪费。

所以研究管道在安全的基础上，最大限度地延长更换和维修周期具有十分重要的经义。

如果可以预测管线的腐蚀剩余寿命，就可以制定合理的检测和维修周期，做到既安全又经济。

研究腐蚀，不仅要研究腐蚀如何发生及怎样发生等问题，而且还应研究腐蚀将会怎样发展及将来发展变化的趋势，亦即腐蚀预测问题。

油气管线腐蚀剩余寿命预测就是利用适当的数值分析方法建立相应的腐蚀速率模型，分析油气管线腐蚀的发展变化规律，并回答管线还能安全运行多久等问题，它是腐蚀领域中较高层次的研究范畴。

所以为了保证管道的运行安全，避免重大事故的发生，最大程度地降低维修费用，对存在定程度腐蚀的管道开展剩余寿命预测，是项非常重要的工作，并具有广阔的应用前景。

国内外研究状况概述管道的安全评价技术主要包括三个方面的内容即管道的剩余强度评价管道的剩余寿命预测和管道运行的风险性评估与经济决策。

管道的剩余强度评价的主要目的是解决服役中的管道是否可以升压运行是否需要降压运行还是需要更换等问题。

管道的剩余寿命预测主要用来确定管道的检测周期和维修周期等。

管道运行的风险性评估与经济决策是将风险性评估的结果作为确定管道是否进行检测维修和更换的依据，使管道管理更加科学化。

管道的剩余强度在国内外研究较多，尤其是腐蚀缺陷管道，美国已在世界许多国家得到认可。

但是剩余强度只能反映管道的当前状态，不能反映全寿命过程的安全性。

风险分析虽然可以考虑更多的影响安全性因素，但不确定因素太多，只能限于定性评价和评估。

管道剩余寿命是预测管道的未来发展确定管道检测周期及维修周期的重要参数，在管道安全性评价中占有重要位置，尤其是腐蚀剩余寿命预测，近年来在国际上口益受到重视。

管线的剩余寿命可分为三个方面即腐蚀寿命业临界裂纹扩展寿命和损伤寿命。

其中除业临界裂纹扩展寿命尤其是疲劳裂纹扩展寿命较易预测之外，腐蚀寿命和损伤寿命远不成熟。

前苏联具有世界上管线最长管径最大的管道系统，管线设计规范要求设计寿命是年左右，其老管线的事故也经常发生，据统计主榆林学院本科毕业设计要事故原因是腐蚀，占事故总数的。

因此对腐蚀寿命的研究非常重视，开发了两种寿命预测的模型疲劳寿命模型和管材性能衰减寿命模型。

但是，管线的主要荷载是内压，泵站中离心泵的使用使得管线内压具有在运行中只有小范围的波动的特点，不存在交变情况，因此疲劳并非主要问题，可见疲劳寿命模型并不适用。

而管材性能衰减寿命模型在使用过程中需要进行长期的管材性能衰减监测，因此更不实用。

国外研究现状虽然到目前为止剩余寿命的预测还没有规范性的研究和实施方法，但也取得了很多有价值的成果，而且还不断有新的研究成果出现。

针对不同的腐蚀缺陷类型，建立了许多腐蚀速率腐蚀剩余寿命预测模型。

国外对腐蚀管道的研究工作开始于世纪年代末，在腐蚀管道评估方面已取得了很大的成就。

在美国加拿大和英国，对受腐蚀的油气管道的评估已有规范可循。

在这方面，美国机械工程师协会美国天然气协会和英国天然气公司做了大量的工作。

国外对管道的研究工作开始于年代，在管道腐蚀方面的研究已取得了很大的成就世纪年代末年代初，美国得克萨斯州东部输气公司和美国天然气协会的管道研究委员会共同发起对管道的腐蚀进行了研究，主要用断裂力学的方法研究了裂纹缺陷的扩展机理和失效模式以及缺陷评估方法等，在研究的基础上提出了表面缺陷评估公式，用来计算腐蚀管道的剩余强度。

在此基础上，经过些试验验证，提出了评估腐蚀管道的准则，即准则。

年，美国机械工程师协会把准则收录到管道设计的规范中，即标准。

因为准则的基础是基于断裂力学的表面缺陷评估公式，此公式基于定的假设和简化，所以用标准来评估腐蚀管道时具有很大的局限性，有时给出非常保守的结果，致使些管道过早被拆除和更换，造成了不必要的浪费。

针对标准的保守性，年美国天然气协会又进行研究，对准则保守的原因进行了研究分析，根据研究结果对准则进行了修正，得到了修正的准则。

于年用有限元方法分别计算腐蚀管道在内压轴向载荷和弯矩作用下的应力集中系数，再利用已有的方法计算好管子的各向应力，然后可得到腐蚀区的应力状态，计算出最大等效应力，如果最大等效应力不大于材料的屈服强度，则认为是安全的，否则失效。

的研究表明，这种方法得到的结果和试验结果相比，存在定的保守性，但要比预测的结果准确。

以弹塑性力学理论为基础，提出了种连续力学分析模型，并推导出简单的公式。

该模型可以对具有理想形状无限长轴向缺陷的管子的剩余强度进行评估。

在上述研究的基础上还提出了种平面应变薄膜圆弧模型，用来预测具有局部腐蚀的管子的剩余强度破坏压力。

研究结果表明，有些结果和有限油气长输管线的腐蚀剩余寿命预测元分析的结果致，而在大应变时就不致了，这方面还需进步地研究。

年，加拿大大学的和用有限元方法对腐蚀管道的剩余强度进行了研究。

他们主要研究了单腐蚀的特性及相邻腐蚀的相互作用，同时还考虑了轴向力的影响，并做了大量的试验进行验证。

研究结果表明，用有限元方法得到的结果和试验结果吻合得很好，具有很高的精确度，同时证明了标准的保守性。

英国天然气公司的和在年提出了种称为塑性极限原则的方法。

和通过研究认为，腐蚀管道的失效可以由腐蚀区的环向应力值来确定，当环向应力达到材料的极限抗拉强度时，管子发生塑性失效，否则是安全的。

但在研究中没有考虑材料屈服后管子材料强化作用的影响，因此，结果是偏于保守的。

和用有限元方法对腐蚀管道的塑性失效进行了研究。

其分析中考虑了几何和材料的非线性。

基于管子的实际变形过程，和提出了个失效准则，即屈服强化阶段结束时，或管子的最小应力达到极限抗拉强度时，管子发生塑性失效，否则是安全的。

把用本准则预测结果和试验结果进行对