杭州灣海底管道腐蝕失效分析及其壽命預(yù)測(cè).pdf

1、杭州灣海底管道是中石化甬滬寧管網(wǎng)的重要子工程，也是我國(guó)孔徑最大的長(zhǎng)距離海底原油輸送管道。由于特殊的地理自然環(huán)境，杭州灣海底管道的安全性問(wèn)題是甬滬寧管網(wǎng)的正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在，也是中國(guó)石油化工股份有限公司以及社會(huì)各界關(guān)注的熱點(diǎn)。
　　 腐蝕失效是海底管道失效的主要原因之一，然而在極其復(fù)雜的海洋環(huán)境中，腐蝕又是不可避免的，因此對(duì)含腐蝕缺陷海底管道進(jìn)行結(jié)構(gòu)完整性研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文的研究是“杭州灣海底管道安全運(yùn)行與風(fēng)險(xiǎn)管理技

2、術(shù)研究”項(xiàng)目的一部分，研究同時(shí)得到了國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)和中國(guó)石油化工股份有限公司科技開(kāi)發(fā)部資助。本文的題目是“杭州灣海底管道腐蝕失效分析及其壽命預(yù)測(cè)”，通過(guò)對(duì)含腐蝕缺陷的海底管道的結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定的研究，得出杭州灣海底管道的安全狀況，并通過(guò)對(duì)不同失效模式下的腐蝕剩余壽命的研究，為管道的運(yùn)行和維護(hù)提供決策依據(jù)。本文的主要研究?jī)?nèi)容及部分結(jié)論如下：
　　 (1)分安全系數(shù)(PSFs)法作為一種簡(jiǎn)便的處理結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定中

3、參數(shù)不確定性的方法，有效地減少了評(píng)定過(guò)程中所需評(píng)定參數(shù)的數(shù)量和計(jì)算的工作量，仍然具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。本文分析了API579和BS7910的分安全系數(shù)的來(lái)源，給出了基于一次二階矩法(FOSM)的分安全系數(shù)求解方法，實(shí)例表明該方法能簡(jiǎn)便有效的計(jì)算出相應(yīng)的分安全系數(shù)值。
　　 (2)面型缺陷是海底管道在服役過(guò)程中最常見(jiàn)的缺陷類(lèi)型，也是最危險(xiǎn)的一種缺陷，本文基于BS7910的基本原理利用分安全系數(shù)對(duì)管道中常見(jiàn)的焊縫表面環(huán)向裂紋進(jìn)行了

4、評(píng)定，給出了含不同裂紋尺寸時(shí)杭州灣海底管道的安全可接受性。評(píng)定結(jié)果表明杭州灣海底管道的三條并行管道(ψ273.1mm，ψ711.2mm和(ψ762mm)的裂紋臨界深度值分別為3.1mm，3.1mm和2.6mm(以α/2c=0.1為例)。
　　 (3)本文根據(jù)DNV-RP-F101的體積型缺陷評(píng)定的分安全系數(shù)法對(duì)杭州灣海底管道可能出現(xiàn)的體積型缺陷進(jìn)行評(píng)定，并給出了含不同尺寸的凹坑缺陷時(shí)杭州灣海底管道的安全工作壓力。評(píng)定結(jié)果表明杭州

5、灣海底管道的三條并行管道(ψ273.1mm，ψ711.2mm和ψ762mm)的凹坑臨界深度值分別為4.6mm，5.8mm和2.0mm(以凹坑長(zhǎng)度L=200，寬度C=20為例)。
　　 (4)根據(jù)DNVRP-G101以及應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果，確定了杭州灣海底管道的體積型缺陷及應(yīng)力腐蝕裂紋的擴(kuò)展速率，并在此基礎(chǔ)上運(yùn)用概率安全評(píng)定的方法，對(duì)杭州灣海底管道的腐蝕失效概率的變化趨勢(shì)進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)剩余壽命做出了預(yù)測(cè)。結(jié)果表明：三條并行管道(ψ