腐蚀管道的剩余强度评价

腐蚀管道的剩余强度评价 王禹钦 , 王维斌 , 冯庆善 (中国石油管道公司管道科技研究中心 ,廊坊 065000) 摘 　要 : 对管道内检测检出的腐蚀缺陷 ,采用 RSTREN G 有效面积 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 、ASME B31 G 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的方法、以及 RSTREN G 0. 85dL 方法对腐蚀缺陷进行了剩余强度计算 ,并对结果进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 比较和评价 ,计算出了最大安全压 力、安全系数以及爆管失效压力。 关键词 : 腐蚀 ; 剩余强度 ; 最大安全压力 ; 安全系数 ; 爆管压力 中图分类号 : U177 ; U179 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 10052748X(2008) 0120028204 Remaining Strength Assessment for Corroded Pipel ines WAN G Yu2qin , WAN G Wei2bin , FEN G Qing2shan (R & D Center , Pet roChina Pipeline Company , Langfang 065000 , China) Abstract : RSTREN G Effective Area method and two other methods , ASM E B31 G and RSTREN G 0. 85dL , were used to compute and evaluate the remaining st rength of one segment of a pipeline with corrosion defect s. With the result s analyzed and assessed , the maximum safe pressure , safety factor and burst p ressure were given , which provide a reliable safe guarantee and excellent management and operation for the pipelines. Key words : Corrosion ; Remaining st rength ; Maximum safe pressure ; Safety factor ; Burst pressure 　　对油气长输腐蚀管道剩余强度评价的目的在于 研究含缺陷管道是否能在某一操作压力下正常运 营 ,以及在某一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。 采用 ASM E B31 G 标准的方法、RSTREN G 0185dL 和 RSTREN G 有效面积方法 ,可对腐蚀缺 陷进行评估。不同的评估方法适应各种不同的情 况 ,对评估方法的选择 ,需要根据管道年限、管材性 质、缺陷特征、检测器的分辨率及业主要求进行 ,不 同方法评估得出的结果也是不同的。对评估结果还 需要进行分析比较。 1 　腐蚀缺陷情况 1 . 1 　确定评价参数 被评价管段的自然环境为丘陵地带 ,树木草丛 密布 ,春夏季雨水丰沛。 管钢是 X52 钢 ,管道外径 <323. 9 mm ,壁厚 7. 1 mm ,公称最小屈服强度 S M YS 为 360 MPa。运行 压力 6 MPa ,运行温度 20 ℃。 管道的强度设计系数 0. 72 ,温度折减系数 T = 0。 收稿日期 :2007201204 ;修订日期 :2007204224 评估腐蚀缺陷需要的特征参数有 :缺陷的长度 , 缺陷的深度 ,缺陷的环向宽度和与邻近缺陷的间距。 影响评估精确度的因素有 :缺陷形状描述 ,缺陷深度 尺寸 ,缺陷长度尺寸及缺陷位置[1 ] 。 1 . 2 　腐蚀缺陷情况 内检测共发现金属损失点 135 处 ,其中绝大多数 发生在管材部位。金属损失点深度统计如表 1 所示。 表 1 　金属损失点深度统计表 金属损失点的深度 (wt :壁厚) 符合条件的金属损失点个数 10 %～20 %wt 72 20 %～30 %wt 44 30 %～40 %wt 17 40 %～50 %wt 2 ≥50 %wt 0 2 　评价方法及 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 模型 2 . 1 　三种评价方法介绍 ASM E B31 G标准的方法 , RSTREN G 0. 85dL 方法 (对孤立缺陷的评估方法) , RSTREN G 有效面 积方法 (对复杂缺陷、交互影响缺陷评估的方法) 。 ASM E B31 G偏保守 ,对老管道较安全 ; RSTREN G ·82· 第 29 卷 第 1 期 2008 年 1 月 腐蚀与防护 CORROSION & PRO TECTION Vol. 29 　No. 1 January 2008 是在 ASM E 的基础上改进的 ,有所进步。 R TESRN G有效面积评估方法需要缺陷深度 和长度数据之外 ,还要求有沿缺陷轴向方向和环向 方向的数据。用 RSTREN G有效面积评估时 ,如何 确定缺陷之间关系还有经验性规则 ,推荐的判据有 : 当两个轴向分离的缺陷间距超过 2. 54 mm 时可以 忽略缺陷间的交互作用 ,当两个环向方向的缺陷间 距超过 6 倍管道壁厚时 ,可以看作是孤立的缺陷[2 ] 。 ASM E B31 G 评估方法只使用两个缺陷参数 (深度和长度)来评估在什么样的运行压力下有缺陷 的管道不会发生断裂。主要对孤立缺陷进行评估。 适应管材等级较低、管道服役年限长的老管道 ,属于 半经验性质 ,偏保守。使用 ASM E B31 G 方法评估 时 ,是将所有的缺陷即使是有交互影响的一片缺陷 也考虑成为一个孤立的缺陷 ,这样实际上是忽略了 很多的东西[3 ] 。另外试验证明 ,ASM E B31 G 评估 方法不适用于管材等级较高的高强度钢管道 ,例如 X70、X80 等管道。 RSTREN G 0. 85dL 方法 ,也只需要缺陷深度 和长度两个容易测量获得的参数 ,但增加了 ASM E B31 G方程定义的流动应力值 ,将流动应力定义为 SM YS + 68. 9 MPa。面积表示为 0. 85 dL ( d 是最大 深度 ,L 是缺陷总长度) ,0. 85 dL 计算得到的缺陷面 积的大小介于抛物线形状面积和矩形面积之间。它 比 RSTREN G有效面积方法计算简单但是精确度 不及。该方法主要对孤立缺陷进行评估 ,得到的结 果没有 B31 G保守 ,RSTREN G0. 85dL 方法在流动 应力和 Folias 因子上用的项数与 RSTREN G 有效 面积方法相同[ 2 ] 。同 ASM E B31 G 方法一样 ,不适 用于强度等级较高的高强度钢。 2 . 2 　数学模型 计算最大安全运行压力、安全系数以及预测的 爆管失效压力 ,具体的数学模型和计算公式如下所 示 (本次评价计算中所有的单位都采用英制单位) 。 (1) 　RSTREN G有效面积方法 最大安全压力 P′1 ,不大于设计压力 P P′1 = P 1 + 10 000SM YS 1 - A eff / A 0 1 - ( A eff / A 0 ) M - 11 (1) 式中 : S M YS 是管钢规定最小屈服强度 , A eff 是腐蚀 缺陷轴向的金属损失有效面积 ,A 0 是在有效面积区 域发生金属损失前初始面积 , A 0 = t ·L eff , t 是管壁 厚度 ,L eff是腐蚀缺陷的有效轴向长度 , D 是管道外 径 , M1 是 Folias 因子。 对于L 2 total Dt ≤50 : M1 = 1 + 1. 2552 L eff Dt - 0 . 013 5 4 L 4eff D2 t2 1/ 2 (2) 对于L 2 total Dt > 50 : M1 = 0 . 032 L 2 eff Dt + 3 . 3 (3) 预测的爆管失效压力 Pburst1 : Pburst1 = 2 t D ( SM YS + 10 000) 1 - Aeff / A01 - ( Aeff / A0 ) M- 11 (4) (2) RSTREN G 0. 85dL 方法　 最大安全压力 P′2 ,不大于设计压力 P P′2 = P 1 + 10 000SM YS 1 - 0 . 85 d t 1 - 0 . 85 d t M - 12 (5) 式中 : t 是管壁厚度 ,L total 是腐蚀缺陷的轴向长度 , d 是腐蚀缺隙深度 , D 是管道外径 , M2 是 Folias 因子。 对于L 2 total Dt ≤50 : M2 = 1 + 1. 2552 L 2total Dt - 0 . 013 5 4 L 4total D2 t2 1/ 2 (6) 对于L 2 total Dt > 50 : M2 = 0 . 032 L 2 total Dt + 3 . 3 (7) 预测的爆管失效压力 Pburst2 : Pburst2 = 2 tD ( SM YS + 10 000) 1 - 0. 85 d t 1 - 0. 85 d t M - 12 (8) (3) 　ASM E B31 G方法 最大安全压力 P′3 ,不大于设计压力 P 对于L 2 total Dt ≤20 : P′3 = 1 . 1 P 1 - 23 d t 1 - 23 d t M - 13 (9) 对于L 2 total Dt > 20 : P′3 = 1 . 1 P 1 - d t (10) 式中 :L total是腐蚀缺陷长度 , d 是腐蚀缺陷深度 , t 是 ·92· 王禹钦等 :腐蚀管道的剩余强度评价 管壁厚度 , D 是管道外径 , M3 是 Folias 因子。 M3 = 1 + 0 . 8 L totalDt 1/ 2 (11) 预测的爆管失效压力 Pburst3 对于L 2 total Dt ≤20 : Pburst3 = 1. 1 2 tD S M YS 1 - 23 d t 1 - 23 d t M - 13 (12) 对于L 2 total Dt > 20 : Pburst3 = 1. 1 2 tD S M YS 1 - d t (13) 3 　评价结果 筛掉处于弯头、焊缝上的金属损失点 ,管材问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 导致的金属损失点 ,以及已经开挖验证并修复的点 , 剩下金属损失在 10 %～80 %壁厚之间的点才是适 用于进行剩余强度评价的点 ,并使用“RSTREN G” 软件进行剩余强度计算。 3 . 1 　缺陷深度对剩余强度的影响 共有 15 处腐蚀缺陷长度相同 ,为 0. 033 m ,腐 蚀深度各异 ,分布在壁厚 13 %～49 %范围。采用三 种方法得到的爆管压力和安全系数如图 1、2 所示。 图 1 　三种方法得到的爆管压力曲线 从图 1 和 2 可以看出 : 对于同一种评价方法 ,在腐蚀缺陷长度相同的 情况下 ,腐蚀深度越深 ,爆管压力就越小 ,安全系数 也越小 ,在腐蚀深度为 49 %壁厚的 ML27 点 ,具有 最小的爆管压力和安全系数。腐蚀深度相同的地 方 ,如 ML25 和 ML34 (29 mm) ,具有相同的爆管压 力和安全系数 ,在图 1 和 2 上表现为同一点。 对于不同的评价方法 ,在同一腐蚀点上 ,ASM E B31 G具有最小的爆管压力和安全系数 ,体现了其 图 2 　三种方法得到的安全系数曲线 保守性 ,RSTREN G有效面积法比前者具有更大的 爆管压力和安全系数。 3 . 2 　缺陷长度对剩余强度的影响 共有 7 处的腐蚀缺陷深度相同 , 为壁厚的 17 % ,长度各异 ,见表 2 所列。 表 2 　深度相同的金属损失点 位置编号 深度 , %壁厚 长度 ,m ML 9 17 0. 033 ML 43 17 0. 028 ML 62 17 0. 019 ML 64 17 0. 038 ML 67 17 0. 024 ML 81 17 0. 033 ML 102 17 0. 028 采用三种方法得到的爆管压力和安全系数如图 3、4 所示。 图 3 　三种方法得到的爆管压力曲线 通过图 3 和 4 ,可以看出 : 对于同一种评价方法 ,在腐蚀缺陷深度相同的 情况下 ,腐蚀长度越长 ,爆管压力就越小 ,安全系数 也越小 ,在腐蚀长度为 38 mm 的 ML64 点 ,具有最 小的爆管压力和安全系数。腐蚀长度相同的地方 , 如 ML9、ML81 或 ML43、ML102 ,具有相同的爆管 压力和安全系数 ,在图 3 和 4 上表现为同一点。 ·03· 王禹钦等 :腐蚀管道的剩余强度评价 图 4 　三种方法得到的安全系数曲线 对于不同的评价方法 ,在同一腐蚀点上 ,ASM E B31 G具有最小的爆管压力和安全系数 ,体现了其 保守性 ,RSTREN G有效面积法比前者具有更大的 爆管压力和安全系数。 3 . 3 　同时考虑缺陷长度和深度的情况 将所有计算结果放在一起进行比较 ,得出如图 5、6 所示的结果。 图 5 　三种方法得到的爆管压力曲线 图 6 　三种方法得到的安全系数曲线 从图 5 上可以看出 ,三种方法计算出的爆管压 力最低、即最具威胁的点为 A 点 ,ML72 ,其腐蚀深 度是壁厚的 31 % ,腐蚀长度 113 mm。ML72 不是 腐蚀 最 深 的 点 , 却 是 长 度 最 长 的 点。采 用 RSTREN G有效面积法计算出的爆管失效压力是 2 211 p sig ,即 15 MPa。图 6 中的安全系数与图 5 有 对应关系 ,安全系数最小的点也是 ML72 ,为 1134。 腐蚀最深的地方为 ML27 ,其腐蚀深度为壁厚的 49 % ,几乎为一半壁厚 ,而 ML72 点的腐蚀深度仅 为壁厚的 31 %. ML72 点的腐蚀深度只是 ML27 处 的 63 % ,而长度却是后者的 3. 4 倍。由此可见 ,剩 余强度的结果与缺陷的深度和长度都有关。 由于在计算缺陷剩余强度时 ,每个缺陷深度只 给出了最大值 ,而没有详细的沿轴向分布的缺陷深 度 ,因此 RSTREN G有效面积法的优势并没有发挥 出来。三种剩余强度计算方法得到的所有缺陷点 (除 ML72 外) 的最大安全运行压力为 1 646 p sig , 即 11. 3 MPa。ML72 点 ,计算出来的最大安全运行 压力分别是 :RSTREN G有效面积法 :1 592 p sig ,即 10. 9MPa ;0. 85dL 方法 : 1 646 p sig ,即 11. 3 MPa ; B31 G:1 578 p sig ,即 10. 88 MPa。所有缺陷点的最 大安全运行压力均大于管道的现行运行压力 6 MPa ,所以从计算结果来看 ,目前不需要对上述腐蚀 缺陷进行修复或补强的工作。 4 　结 　语 评价的结果可以给出腐蚀区域的轮廓 ,同时计 算出了最大安全压力 ,安全系数以及爆管失效压力 , 对于排除事故隐患 ,提升管道管理水平具有重要的 意义。 腐蚀管道剩余强度的结果不仅和腐蚀深度有 关 ,还和腐蚀缺陷的长度有关 ,腐蚀缺陷过长 ,带来 的风险更大 ,剩余强度更低。 通过对三种腐蚀管道的剩余强度的评价方法的 比较 ,发现绝大多数情况下 ,ASM E B31 G的评价结 果相对 RSTREN G方法保守 ,按其计算的安全系数 比后者小 ,爆管失效压力也比后者低 ,因此使用 RSTREN G 方法可以提高管输效率 ,优化成本效 率 ,增加安全可靠性。 由于内检测数据只给出了腐蚀区域最深点的 值 ,没有给出腐蚀区域内深度分布的详细数值 ,因此 对于计算结果不可避免的会有一定误差。 参考文献 : [1 ] 　姜晓红 ,李力耘 ,付桂英 . 管道缺陷评估方法[J ] . 油气 储运 ,2005 ,24 :52 - 55. [2 ] 　John F , Kiefner , Paul H Vieth. A modified criterion for evaluating the remaining st rength of corroded pipe [ S] . Battelle Memorial Institute ,1989. [3 ] 　ASME - B31 G. Manual of determining the remaining st rength of corroded pipelines[ S] . ·13· 王禹钦等 :腐蚀管道的剩余强度评价