偏心载荷作用下弯管组合段局部屈曲失效分析

为研究弯管组合段在复杂载荷作用下的屈曲行为,提出1种基于远场应变评估管道稳定性的方法,利用数值模拟方法,建立偏心载荷作用下弯管组合段有限元模型,确定临界屈曲状态下管道的极限载荷及应变状态,并研究内压、壁厚以及载荷分布对弯管组合段极限承载能力与极限应变能力的影响。研究结果表明:内压增加或壁厚减少都会降低管道的极限承载能力,均布载荷增加与非均布载荷减少会增强管道抵抗屈曲能力;距离褶皱中心为0.21 D的远场应变可以作为管道临界屈曲应变,其极限压缩应变值为0.5%。研究结果可为复杂载荷下弯管组合段的稳定性评估提供参考。

基于改进DS-贝叶斯网络的滩海管道风险评价

为量化滩海油气管道泄漏风险,提出一种结合改进证据理论和贝叶斯网络的风险评价模型。通过构建滩海管道泄漏风险指标体系、安全屏障模型,确定贝叶斯网络拓扑结构。引入改进证据理论融合专家打分意见,确定节点先验概率与条件概率,由贝叶斯网络正反推断出滩海管道的泄漏风险与风险因子敏感性。模型可准确计算管道泄漏风险值且降低意见均衡化与评价的主观性。为验证模型的适用性,计算了某滩海管道泄漏风险值,结果显示该海域管段的泄漏风险值为0.001 52。

环焊缝根部内凹缺陷对管道内压承载性能的影响

环焊缝是工业钢质管道的重要结构,管道的环焊缝中常常存在一些焊接缺陷。环焊缝根部内凹缺陷是管道环焊过程中产生的一种体积型缺陷,该缺陷可引起较大的应力集中,降低焊接接头的承载性能。基于弹塑性有限元理论,建立了含内凹缺陷管道应力仿真模型,分析了服役压力和极限爆破状态两种典型工况下管道缺陷局部区域及管体应力分布规律,研究了内凹缺陷尺寸参数对管道结构完整性及极限内压承载性能的影响。结果表明,在正常服役压力下,内凹缺陷端部的等效应力最大约为18.59 MPa,而距离内凹缺陷区域较远的管体所承受的应力约为13.18 MPa。在极限爆破工况下,内凹缺陷区域出现较大面积的塑性区,该区域的最大等效应力约为469.5 MPa,超过了焊缝的抗拉强度451 MPa。另外,内凹缺陷径向深度、环向长度和轴向宽度尺寸会引起正常运行工况下管道的最大等效应力发生变化,等效应力变化幅度可达到25%,管道极限内压承载性能随内凹深度的增大而减小。

企业级管道完整性管理体系构建模式

为推进管道完整性管理进程,结合以往完整性管理实践经验,提出以完整性理念为导向,组织机构为保障,体系文件为规范,支撑技术为手段,完整性管理平台为工具,计划-实施-检查-改进(PDCA)为管理模式的企业级管道完整性管理体系构建流程,并论述组织机构的构成及职责、体系文件的层次架构、支撑技术体系、完整性管理平台及完整性管理模式等关键环节。为检验该体系模式的有效性,将所构建的完整性管理体系应用于国内鲁宁输油管线,对该管道进行内检测,得到全线腐蚀缺陷数据,修复严重的缺陷,计算修复前后管道各段的失效概率。结果表明,修复后管道的安全可靠性明显提高。

腐蚀管道可靠性评价方法研究

针对常用含腐蚀缺陷管道可靠性评价方法较多且适用性和保守程度不一的问题,对一种新的腐蚀管道失效压力预测公式进行误差分析,证实该模型比常用ASME B31G-2009、DNV RP-F101、PCORRC、CSA Z662-07、RAM PIPE REQUAL、NETTO ET AL等方法具有更高的预测精度。基于该预测公式,建立腐蚀缺陷管道失效极限状态方程,采用蒙特卡洛模拟方法计算了管道失效概率,并与其它常用工业标准与方法的计算结果进行对比分析。结果表明:基于该模型计算的失效概率与PCORRC,ASME B31G-2009以及DNV RP-F101许用应力法计算结果相近,进行可靠性分析具有较好的适用性。通过参数敏感度分析得出结论:管道壁厚、直径、内压、径向腐蚀速率等随机变量的变异系数的增大对管道失效概率的影响具有双向性,可能造成管道失效概率的增加,也可能导致管道失效概率的减小。指出径向腐蚀速率和管道内压是影响腐蚀管道可靠性的两个关键因素。

长输管道凹陷提压回圆评价方法

为了解决长输管道深凹陷所导致的清管器及内检测器难以通过的工程问题,基于局部提高管道内压可使凹陷回圆、深度减小以达到清管器或检测器可通过深度门槛值的思想,建立了内压作用下管道凹陷回圆过程非线性有限元模型;提出了管道凹陷回圆系数的定义;通过应力应变响应分析对凹陷回圆过程的安全性进行论证;对回圆系数的影响因素进行分析,探讨径厚比、管材、凹陷尺寸、初始内压、回圆压力等参数对回圆系数的影响;基于有限元计算算例,采用非线性回归的方法拟合了凹陷回圆系数工程计算公式。研究结果表明:在极限回圆压力工况下,凹陷回圆过程中管道未发生二次塑性损伤;误差分析显示拟合所得公式预测精度较好,可用于长输管道凹陷的回圆评价。

《流体传动及控制》课程教学方法改进探索

《流体传动及控制》是机械类本科生必修课程,结合国家对于本科教育工程化的要求,对该课程的教学方法改进进行了探讨与研究。分析了该课程的教学现状,明确了课程的改革需求,重点围绕培养学生的工程能力、工程意识和工程素质,通过引入工程化教学理念和教学模式、改变课程教学体系和教学内容、建立基于虚拟环境的液压试验教学系统、完善现有的课程评价体系、建立工程化教学运行体系,改进该课程的教学方法。

管道环焊缝根焊部位应变及微区力学性能对裂纹扩展的影响

【目的】环焊缝是高压力输送管道的薄弱环节,极易在内外部载荷、缺陷、应力集中的综合作用下发生开裂事故。高钢级管道环焊缝根焊部位安全隐患问题尤为突出,探究环焊缝失效规律对保障管道安全运行具有重大意义。【方法】为测试管道环焊缝根焊部位不同区域的材料力学性能,开展了根焊部位微区的小尺寸试样冲击试验、拉伸试验;针对高钢级管道环焊缝开裂失效多发生于焊缝根焊部位的实际情况,分别从焊缝根焊部位微区力学性能特点、焊缝全壁厚应变集中规律以及微区塑性应变时效特性等方面,对环焊缝根焊部位裂纹产生与扩展的原因进行了剖析;基于数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)的光学全场应变测试,对3种强度匹配接头在拉伸过程中的局部应变集中程度进行了定量化分析。【结果】不同焊接工艺和强度匹配的环焊缝根焊部位微区力学性能差异性大,当管道环焊缝全壁厚受拉时,根焊部位会发生较大的局部应变集中,特别是根焊部位存在未熔合、夹渣、气孔等缺陷及成形不良等问题,为根焊部位开裂提供了失效条件;在后期的应变时效过程中,根焊部位韧性将会显著降低,降幅甚至可达42.6%~52.1%,脆性开裂的风险增大。【结论】在管道设计与建设施工中,应适当控制母材强度上限,确保焊缝为等强或高强匹配,减小焊缝开裂风险,提升高钢级管道的本质安全。

基于DEA的输油管道高后果区管理效能评价

高后果区识别是管道完整性管理的关键环节,高后果区效能评价是不断改进高后果区管理效益的重要手段,目前国内外尚无成熟、统一的效能评价技术和方法。依据国内管道高后果区管理实施过程,提出了效能评价流程,并遵循独立性、简洁性、系统性的原则,构建了投入-产出模式的高后果区效能评价指标体系,采用基于DEA(Data Envelopment Analysis,数据包络分析法)原理进行高后果区管理效能评估。将该方法应用于6条管道,对其高后果区管理效果进行衡量,从而找出管理的不足之处,较好地验证了该方法的适用性及可靠性。建议采用该方法进行高后果区管理效能评估时,请经验丰富的管理人员、技术专家及工程人员参与评价,以获得更加科学、准确的评价结果。

含凹陷管道全尺寸爆破试验

为了准确评定凹陷管道的承压能力,开展了含凹陷管道全尺寸爆破试验。试验得出凹陷管道的变形、凹陷区域应变及裂口特征等信息,从而分析凹陷管道失效行为与机理。结果表明:管道存在的凹陷,在提压后凹陷区域相比远场发生了较大应变,加剧了凹陷周围的应力集中。通过全尺寸爆破试验,确定了管道的屈服压力为10.1 MPa,爆破压力为10.5 MPa,结合相关标准与设计规范,确定试验用管段的许可承载压力为3.88 MPa,为保障管道的安全运行与工程决策提供了技术参考。

管道完整性管理体系审核方法

管道完整性管理体系审核是持续提高完整性管理水平的重要手段,目前国内外尚无成熟的针对管道完整性管理体系审核的相关技术和方法。依据ASME B31.8S-2010和API STD 1160中完整性管理的具体要求,结合管道完整性管理实施过程和特点,基于策划-实施-检查-改进(PDCA)的运行模式原理,遵循独立性、简洁性、系统性的原则,构建了管道完整性管理体系审核指标体系,开发了管道完整性管理体系审核评分系统。将该系统应用于3个输油处,对其管道完整性管理开展情况和管理水平进行验证和评估,效果良好。建议在运用该评分系统进行管道完整性管理体系审核的过程中,使有相关经验的管理人员、技术专家和工程人员参与评价,以获得更为科学、准确的评价结果。

原油储罐底板腐蚀深度的概率分布

底板腐蚀是原油储罐失效的主要原因。为准确预测在役储罐底板的极限腐蚀深度和储罐的剩余寿命,基于极值统计理论的三参数极值II型分布和三参数极值III型分布,建立了广义极值分布模型(GEV),应用概率权值法估计GEV模型参数,应用矩估计法估计极值I型分布和两参数极值III型分布的参数。对3组储罐底板腐蚀深度的实测数据进行统计分析,并通过拟合优度检验的K-S检验和作图法,对比不同分布形式对腐蚀深度预测的准确性。结果表明:广义极值分布模型可以很好地描述储罐底板腐蚀深度数据的分布情况,但是具体服从极值II型分布还是三参数极值III型分布,还需要根据每个储罐底板腐蚀深度数据来确定,通过K-S检验法和作图法验证得出GEV模型的拟合程度最好。

基于B/S架构的管道完整性管理系统

为了提升管道完整性管理效率,结合完整性管理具体要求及业务流程,开发了基于B/S架构模式的管道完整性管理系统,建立了管道完整性数据模型,构建了数据库,实现了数据的集中管理和共享。该系统包括管道高后果区识别、风险评价、完整性评价等核心评价模块:高后果区识别模块能够实现管道高风险管段的识别、上报、统计分析、更新等;风险评价模块能够展示管道的全线风险分布,并进行风险敏感性分析;完整性评价模块能够对内检测到的腐蚀、凹陷、裂纹等缺陷进行统计分析,对外检测到的数据进行分析评价,实现管道防腐层及阴极保护的有效性评估。将基于B/S架构的管道完整性管理系统应用于国内某输油管道,实践表明:系统基本满足该管道的完整性管理需求,响应速度快,可靠性高,应用效果良好,为管道的安全维护决策提供了依据。

“3S”在LIS工程应用中的若干技术

本文简要介绍了土地信息系统(LIS)工程及“3S”技术;介绍了土地信息系统(LIS)土地数据获取、处理的技术方法及数据库设计技术。