腐蝕海底管道極限內(nèi)壓承載力及可靠性分析.pdf

1、海底管道由于具有大容量輸送、安全性高、對(duì)環(huán)境影響小等特點(diǎn)而廣泛用于我國(guó)石化工業(yè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和運(yùn)輸當(dāng)中。當(dāng)下，隨著我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)工作逐步向遠(yuǎn)海深海邁進(jìn)，海底管道工程的建設(shè)力度有所加大。由于海底環(huán)境的惡劣性以及輸送介質(zhì)的腐蝕性，管道發(fā)生腐蝕損傷在所難免，這給海底管道的安全運(yùn)行帶來(lái)了潛在的安全隱患?？紤]到石油天然氣具有易爆、易燃、污染性較強(qiáng)等特點(diǎn)，海底管道一旦失效，就可能引發(fā)環(huán)境污染、重大財(cái)產(chǎn)損失等災(zāi)難性事故，甚至?xí)?dǎo)致人員傷亡，引發(fā)社

2、會(huì)問(wèn)題。因此，對(duì)腐蝕海底管道進(jìn)行極限內(nèi)壓承載力及可靠性研究至關(guān)重要。
　　物理模型試驗(yàn)是研究海底管道極限承載力的重要手段。在進(jìn)行管道全尺寸破壞試驗(yàn)時(shí)，需要通過(guò)材料的單軸拉伸試驗(yàn)確定管道鋼的材料特性。本文首先依據(jù)金屬材料拉伸試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)ASTM-A370-2013，對(duì)X52無(wú)縫管道鋼進(jìn)行了單軸拉伸試驗(yàn)，得到了不同取樣形式下拉伸試件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，據(jù)此分析拉伸試件取樣形式對(duì)材料特性的影響規(guī)律。利用數(shù)值仿真軟件ABAQUS，以得到的材料應(yīng)

3、力-應(yīng)變曲線作為有限元模型的材料本構(gòu)曲線，對(duì)復(fù)雜荷載作用下X52管道全尺寸彎曲破壞試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明:采用軸向圓棒試件對(duì)應(yīng)的材料曲線得到的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合最好，該取樣形式下的材料曲線可以更加準(zhǔn)確地描述鋼質(zhì)管道彎曲破壞時(shí)的材料特性。
　　參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中已發(fā)表的腐蝕管道爆破試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)各剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法的準(zhǔn)確性及適用性進(jìn)行了客觀評(píng)價(jià)。考慮腐蝕寬度的影響，基于塑性失穩(wěn)理論，提出無(wú)限長(zhǎng)腐蝕管道極

4、限內(nèi)壓承載力的計(jì)算公式，并與其他方法和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明本文提出的公式具有較高的準(zhǔn)確性。為便于實(shí)際應(yīng)用，界定了公式的使用范圍。
　　基于可靠度理論，分別利用JC法和ANSYS中的PDS法對(duì)腐蝕海底管道在內(nèi)壓作用下的可靠性進(jìn)行了分析，給出了腐蝕管道的失效概率時(shí)程曲線，并比較了各剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法在腐蝕管道可靠度計(jì)算方面的適用性。根據(jù)參數(shù)敏感系數(shù)的定義，采用增量法分析了各參數(shù)在管道的全壽命周期內(nèi)對(duì)管道失效概率的影響情況;針對(duì)增