油田井控装置放喷管线的爆裂原因

某油田油井在实施侧钻过程中其井口放喷管线发生爆裂,通过宏观形貌观察、无损检测、化学成分分析、力学性能测试、断口形貌观察等方法以及爆裂放喷管线的抗内压强度校核,分析了该放喷管线发生爆裂的原因。结果表明:该放喷管线在本次使用前对存在轴向穿透裂纹的外壁进行过补焊处理,但补焊焊缝厚度很小,远小于管线壁厚,导致管线承压能力不足而在侧钻过程中发生爆裂失效,同时管线较差的韧性和冲击性能促进了脆性断裂的发生。

布氏硬度试验标准GB/T 231与ASTM E10的差异分析及其在石油装备行业中的应用

对比分析了布氏硬度试验国标GB/T 231与美标ASTM E10的差异,发现GB/T 231与ASTM E10对试验方法的规定基本相同,对试验力、试验力保持时间、最小试样厚度等技术指标要求不同;对检验周期、直接检验、间接检验的要求,两者差异较大,GB/T 231要求更为严苛、量化、具体,ASTM E10要求更为详尽、宽泛。最后,结合标准差异分析,对布氏硬度测试在石油装备行业应用过程中的常见问题进行了归纳总结。

管道高后果区智能识别及管理软件设计

管道高后果区是指管道泄漏后可能对公众和环境造成较大不良影响的区域,因此高后果区管理是运行单位管理的重点,须定期对高后果区进行识别。常规的识别及统计方法受人为因素影响较大,导致识别过程冗长,人力与物力消耗大,识别结果查询不便、通用性差、后处理困难等问题。针对高后果区管理需求,研究了基于GIS的油气管道信息管理软件方案,并结合数据库的优势提出了一种高后果区识别改进方案;针对管道周边建筑目标检测,提出了基于ResNet-101的Faster RCNN检测方法。试验数据表明,所设计的系统架构提供了油气管道的可视化分层管理的可行方案,且高后果区识别算法可以自动识别管道沿线潜在高后果区,为高后果区识别工作提供参考,降低现场工作量,提高识别精度。

X90管线钢示波冲击特征值的研究

为了更准确地评价X90管线钢的韧性,利用示波冲击试验机提取了不同温度下该管线钢的载荷-位移曲线,研究了其冲击韧性随温度的变化情况。结果表明,在20℃和0℃时X90管线钢示波冲击曲线与GB/T 19748中的F型曲线相似,为韧性断口;-20℃以下时,可以看到明显的不稳定裂纹扩展特征;随着温度的降低,X90管线钢示波冲击的最大力基本不变,而屈服力升高;裂纹形成能,剪切唇及二次纤维区形成能基本不随温度变化而变化,仅当达到-100℃时,裂纹形成能,剪切唇及二次纤维区形成能急剧降低。稳定裂纹扩展能随着温度的降低而降低。

国内外常压储罐声发射检测标准对比

声发射是目前可操作性较高的储罐底板腐蚀在线检测技术,国内外均形成了相关的检测标准,包括ASTM E1930、BS EN 15856、JB/T 10764、Q/SY GD 0211,4个标准对设备、灵敏度测试、检测步骤、结果评价要求各不相同。通过对国内外声发射检测标准进行对比分析,结合生产实践,提出了储罐声发射检测标准的修订方向和建议。

基于FLACS CFD的不同气油比油气混输管道泄漏火灾后果对比

不同气油比的油气混输管道泄漏后果危害形式和风险差异的准确判断对于管道泄漏应急处置至关重要。以中国西部某油田集输管道为研究对象,针对不同气油比管道泄漏的火灾危害进行了对比分析,构建了FLACS CFD模型,并研究了油气混输管道原油泄漏形成池火的火灾特征和影响范围,以及天然气泄漏形成喷射火的高温分布和影响规律。研究结果表明:应急处置应考虑不同气油比下池火与喷射火危害的差异。在油气混输管线泄漏10 min形成稳定火焰的场景中,气油比低于100 m^3 /t时,原油池火为火灾危险的主要影响因素;气油比高于200 m^3 /t时,天然气喷射火为主要影响因素;气油比超过250 m^3/t,高温覆盖距离不再明显增加;40 m为此场景下混输油气泄漏喷射火致死距离上限,120 m为温度影响上限。

大摆锤试验机能量测试结果影响因素研究

为了提高大摆锤试验机测试结果的准确性,对大摆锤试验机能量测试中的影响因素进行了测试与分析。影响因素主要包括风阻及摩擦损失能量、不同初始能量及锤头速度、不同吸收能量获取方式以及试样的不同缺口形式等。研究结果表明,风阻及摩擦损失能量很小,操作时可忽略不计;不同初始能量及锤头速度对最终试验结果几乎无影响,试验时可根据试样厚度及钢级选择合适的初始能量,减少提锤时间,提高工作效率;E_(角度编码器)与E_(表盘)测量结果基本相同,E_(角度编码器)较E_(表盘)更为准确,E_(示波)低于E_(角度编码器);压制缺口试样吸收能量显著高于人字形缺口试样。

原油储罐底板声发射在线检测及验证

原油储罐主要采用开罐方式进行检修以明确储罐底板的腐蚀状况,开罐检修需要停产、倒罐、清罐、置换,不仅影响正常生产,费时费力,还存在污染环境的可能性,因此,开展在线检测意义重大。采用在线声发射检测评价原油储罐底板的腐蚀状况,并结合开罐漏磁结果进行验证,研究声发射技术的适用性。结果表明:储罐底板局部腐蚀程度与声发射检测的事件定位统计相关程度较高,与撞击统计相关程度较低;储罐底板实际腐蚀情况较声发射在线检测评价结果严重,建议对含油泥原油储罐评价结果应进行修正。

某热煨弯管开裂原因分析

采用宏观分析、无损检测、化学成分分析、力学性能检测、金相分析和扫描电镜等试验,分析了弯管开裂原因,并对弯管开裂处材料分别进行了550℃、650℃的回火和900℃的正火热处理。结果表明:失效弯管起裂于外表面,并向内表面脆性扩展,开裂主要是由于弯管热煨工艺不当,产生硬而脆的马氏体组织,弯管抗脆性断裂能力严重不足所致;回火或正火热处理工艺后,弯管开裂处材料硬度明显下降,冲击韧性显著提高,性能得到改善,建议选用正火钢材用水冷却煨制的感应加热弯管,应在水冷后进行正火或回火热处理。

长圆螺纹套管接头工厂端滑脱失效原因分析

分析长圆螺纹套管接头工厂端发生脱扣事故的原因。观察失效试样的宏观形貌,检测套管材质的理化性能,对比分析脱扣接箍不同位置的外径、失效试样螺纹锥度,并对同批次套管试样进行实物对比试验,对螺纹接头进行拉伸条件下的有限元模拟分析。结果显示:失效套管材料屈服强度小于API Spec 5CT—2011标准要求值;螺纹接头工厂端上扣位置满足相关标准要求;脱扣接箍不同位置外径差异较小;脱扣接箍工厂端螺纹锥度波动范围较大;有限元力学模拟分析反推接头工厂端不会在上扣痕迹位置发生脱扣失效。长圆螺纹套管接头工厂端发生滑脱失效的主要原因是套管材料屈服强度偏低和现场浮动上扣导致螺纹接头发生松动。

高钢级管线钢示波冲击试验研究

对X70、X80、X90和X100四种高钢级管线钢,在不同温度进行了示波冲击试验。结果表明,随着钢级的升高,载荷-位移曲线中的最大力和不稳定裂纹扩展起始力也相应升高,不稳定裂纹扩展起始位移逐渐变小。过了最大力后,曲线变得越来越陡峭,裂纹扩展地越来越快。冲击试样由只产生稳定裂纹扩展逐渐变为产生稳定和不稳定裂纹扩展,不稳定裂纹扩展与冲击断口中脆性区的大小正相关。

Q235B钢原油储罐底板腐蚀穿孔原因

某Q235B钢储罐底板发生腐蚀穿孔泄漏事故。通过宏观分析、微观分析、化学成分分析、力学性能试验、金相检验等方法,对储罐底板腐蚀穿孔原因进行了分析。结果表明:储罐底板的涂层因质量较差发生鼓包后破损,在破损点发生了氧腐蚀,进而导致储罐底板腐蚀穿孔。

天然气泄漏燃烧对管道钢管性能影响研究

天然气集输站场小间距并行管道如果发生泄漏,可燃气体扩散受管道布局影响,在管道附近积聚,点燃后产生的喷射火焰将严重影响周边管道和设备的运行安全。针对集输站场并行管道小间距架空敷设的特点,建立泄漏扩散模型,模拟分析并行管道的喷射火焰高温覆盖范围,以此研究钢管理化性能的变化规律。研究结果表明,在天然气向平面喷射的情况下被点燃后,当管道间距不超过2 m时,泄漏点周围30 m的空间可产生1000 K以上的高温,从而使该高温范围内的钢管发生软化、组织相变,并出现附加内应力及裂纹等。建议集输站场内并行天然气管道的间距应大于2 m,并采用埋地铺设管道,以利用土壤进行火灾爆炸防护。

焊接接头试样断裂强度及位置分析

统计了大量焊接接头试样和母材试样拉伸试验数据,并以某X65直缝埋弧焊管为例,进行了力学、金相等方面的实验,进行初步的探讨及合理的解释。根据研究结果可以看到,焊接接头试样断裂位置一般位于焊缝和母材的过渡区,这与熔合区及热影响区的组织和性能较差有关。且无论断于何处,焊接接头强度一般大于母材强度,推测是由于焊接或者焊后的相关热处理及加工硬化等因素导致。

X90管线钢管示波冲击试验研究

对X90管线钢管管体、焊缝和热影响区在不同温度下进行示波冲击试验,并对曲线的特征值进行分析。结果表明:X90管线钢管管体示波冲击曲线随着试验温度的降低,由只产生稳定裂纹扩展逐渐变为产生不稳定裂纹扩展,管体韧脆转变温度约为-90℃;焊缝示波冲击曲线都产生不稳定裂纹扩展,随着试验温度的降低,不稳定裂纹扩展愈发明显,焊缝韧脆转变温度约为-50℃;热影响区示波冲击曲线随着试验温度的降低,由稳定裂纹扩展逐渐变为不稳定裂纹扩展,热影响区韧脆转变温度约为-60℃。

X100管线钢示波冲击试验研究

对X100管线钢管体、焊缝和热影响区在不同温度下进行示波冲击试验,并对曲线的特征值进行分析。结果表明:X100管线钢管体、焊缝和热影响区在不同温度的示波冲击曲线都产生不稳定裂纹扩展。随着试验温度的降低,不稳定裂纹扩展越来越明显,载荷-位移曲线变得越来越陡峭,,试样在冲击过程中所受阻碍越来越小。X100管线钢具有良好的低温冲击韧性。管体韧脆转变温度约为-60℃,焊缝韧脆转变温度约为-60℃,热影响区韧脆转变温度约为-50℃。

石油管材拉伸比对试验及结果分析

为了促进石油管材力学性能试验室检测结果的一致性,国家石油管材质量监督检验中心发起了"石油管材拉伸比对试验"。采用Z比分数法对14家实验室获得的数据进行了分析,通过本次比对试验的实施,发现了检测实验室之间存在的差异。讨论了影响试验结果可靠性的测量因素,试验数据从总体分散性角度看,R_m、R_(t0.5)与A_(50)的离散性依次增大。

基于TOPSIS的原油储罐风险分级预警

[目的]原油储罐目前普遍趋向于大型化、集中化。由于原油理化性质与储罐材料构件的复杂性,造成储罐的高风险性,需提高储罐罐区风险管理能力。应用现有主流的基于风险的检验技术(Risk Based Inspection,RBI)对储罐风险进行评价较为复杂,其对于现场数据要求较多,且设备因素评价中缺少针对储罐相关附件的影响分析。[方法]提出一种原油储罐分级预警体系,通过建立基于逼近理想解排序方法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)的储罐风险分级预警体系模型,实现对储罐风险的综合评估与分级预警:①建立储罐风险评估指标体系,包括人、设备、环境及管理因素4个一级指标以及若干二级、三级指标;②应用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)对不同层次指标进行赋权,并利用TOPSIS方法对储罐进行相对贴近度计算;③根据相对贴近度结果对储罐进行风险排序与分级预警。[结果]以中国西部某原油储备库区4个原油储罐为研究对象进行风险分级预警,TOPSIS评估结果与API581-2016《基于风险的检验》、EEMUA159-2017《地上平底储罐:检查维护和修理指南》两种标准的风险评估结果基本一致,可有效预警,且实施便捷、评价指标更为全面。[结论]研究成果能够为罐区巡检、安排储罐大修周期提供合理参考。(图2,表8,参20)

预应变量和时效对X80HD2钢厚壁大变形直缝焊管低温冲击性能的影响

通过拉伸、冲击试验研究了预应变量和时效温度对厚壁X80HD2大变形直缝埋弧焊管低温冲击韧性的影响,测定了不同应变时效条件下的夏比冲击吸收能量和剪切断面率,用扫描电镜观察了不同温度下冲击断口形貌。结果表明,随着预应变量的提高和时效温度的增加,夏比冲击吸收能量和剪切断面率逐渐减小,增加预应变量对低温冲击韧性的恶化效果高于提高时效温度;此外,增加预应变量将加大断口分离的倾向性,提高时效温度则对断口分离倾向性的影响不显著;增加预应变量和提高时效温度均使冲击断口发生准解理断裂的倾向增加。

过热管直角弯头开裂失效分析

某锅炉在投运前氢氧化钠煮炉作业过程中,过热管直角弯头发生了开裂泄露。通过化学、金相分析、硬度测试、弯曲试验、扫描电镜、能谱等分析试验,对失效和服役后完好的样品进行分析。结果表明,该过热器直角弯头化学成分满足标准要求,为珠光体+铁素体组织。断口为沿晶开裂特征,存在二次裂纹。因此,失效原因为应力腐蚀开裂。