在役原油長輸管道安全評定及壽命評估

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

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

3、１］。一般長輸管道經(jīng)過的地理環(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)量的增加和運行時間的延長，管道事故發(fā)生頻率增高。為保障管道安全運行，建立長輸管道監(jiān)檢測和壽命、安全評估體系是非常必要的。１和泄漏檢測納入計算機監(jiān)控系統(tǒng)。基于“合于使用”和“最薄弱”原則來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］，已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。油氣輸送管道缺陷評定方法主要有以ＣＯＤ設(shè)計曲線為依據(jù)的

4、評定方法和基于ＣＥＧＢＲ６的評定方法兩類。對于剩余強度計算，國外一般采用非線性有限差分計算法，并開發(fā)出計算機程序來完成損壞模型及其極限強度分析，預(yù)測已損試件的剩余強度及引發(fā)應(yīng)力［ａ９３。文獻［１０］對管道腐蝕的剩余強度進行有限元分析，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)尺寸對剩余強度的影響，分析了應(yīng)力腐蝕環(huán)境下臨界應(yīng)力強度因子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，工程計算方法所得計算

5、結(jié)果與實驗測定結(jié)果吻合較好，可用于壓力管道等含缺陷構(gòu)件的安全評定。對于土壤環(huán)境下鋼質(zhì)管道可靠度的預(yù)測，可通過分析埋地管道的腐蝕情況，依隨機變量極小值的統(tǒng)計分布理論建立管道腐蝕時的可靠度模型，利用Ｍａｔｌａｂ軟件編程計算各參數(shù)及埋地管道的可靠度，估算任何時刻的可靠度［１。在對埋地管道的應(yīng)力應(yīng)變分析中，節(jié)點摩擦力循環(huán)迭代法和土壤彈塑性分區(qū)計算方法解決了土壤與管道相互作用的問題，文獻［１２３建立了埋地輸油管道三維梁單元有限元應(yīng)力應(yīng)變計算力學(xué)模

6、型并給出了求解方法，給出了考慮管道內(nèi)壓時管道綜合應(yīng)力的計算方法。長輸管道缺陷診斷和評價技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀管道的設(shè)計壽命一般為３０～５０ａ，線路閥門壽命小于２０ａ，我國有一半的油氣管道運營時間已經(jīng)超過２０ａ，進入了事故多發(fā)期。為了保障管道安全道經(jīng)２０多年運行，發(fā)生過多次泄漏事故，并停用多年。因生產(chǎn)能力的擴大，現(xiàn)急需重新投用該管道。管道總長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?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夾雜物，硬度１３０～１４０ＨＢ。管，受當(dāng)時條件限制，管道材質(zhì)由原設(shè)計１６Ｍｎ改為Ａ３（Ｆ）。輸運量５Ｍｔ／ａ時泵輸出壓力２５ＭＰａ，操作溫度４０～７５℃，設(shè)計壽命１５ａ。該管道雖然較短，但經(jīng)過的地理環(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，穿越鐵路時采用砼涵洞方式。管道公路穿越段是整個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。近年來管道主要是間歇式運行，最大輸送量１２０００動較頻繁，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，個別泄漏處可見腐蝕坑。２２管道腐蝕檢測利用管道智能漏磁檢測裝置進行檢測，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