X80管道环焊缝可靠性及其影响因素分析

针对管道环焊缝裂纹缺陷特征建立含裂纹缺陷管道环焊缝的多重极限状态函数,结合参数统计特征,形成基于Monte Carlo的X80管道环焊缝可靠性计算方法。同时进行管道环焊缝敏感性分析,得到各个参数的灵敏度。结果表明,管道壁厚为18.4 mm,管道外径为1219 mm,焊接工艺为自保护药芯焊丝半自动焊的X80管道环焊缝的失效概率在基于应力的失效准则1,基于应力的失效准则2和基于应变的失效准则下分别为8.2×10^(-7),5.9×10^(-7)和3.5×10^(-7)。它们均处于可接受安全水平内,无需进行维修或更换。外载荷、缺陷深度、断裂韧性和屈服强度对管道环焊缝的失效概率影响较大,可以通过控制外载荷,减小管道缺陷尺寸,提高屈服强度和断裂韧性来增强管道环焊缝的可靠性,确保管道安全运行。

领域特征融合Transformer的环焊缝缺陷识别方法

环焊缝缺陷的类型识别对于长输管线管道焊缝质量评价以及管道服役寿命评估具有重要意义。由于不同类型缺陷的射线检测图像具有特征差异小、对比度低等特征,现有缺陷类型识别方法所提取的特征表征能力不足,其准确性及可信性难以满足行业需求。为此,提出了一种缺陷领域特征提取与Transformer融合的焊缝缺陷类型识别方法。基于环焊缝缺陷评定技术人员的知识及缺陷领域特征,从缺陷几何特征、缺陷位置特征以及缺陷背景区域特征3个方面定义了14个特征,用于实现不同类型缺陷的特征表征;以Transformer网络为基础,融合上述14个特征提出深度可调节的缺陷类型识别模型与方法。以企业实际环焊缝缺陷数据对模型进行验证。结果表明,与ResNet50网络相比,所提模型对于未熔合、未焊透缺陷,分类精度分别提高18.2%和14.3%;对于咬边和内凹2种形状缺陷,分类精度达到90%以上。证明所提方法可以有效提高缺陷类型识别准确率,可将其扩展到射线检测铸造缺陷、TOFD检测焊缝缺陷识别领域。

可塑钢套筒修复油气管道环焊缝缺陷效果验证

可塑钢修补剂用于修复管道及设备腐蚀缺陷的案例已屡见不鲜,但未见其修复油气管道环焊缝缺陷的相关应用。为了解决油气管道环焊缝缺陷非动火永久修复问题,利用可塑钢修补剂替代钢质环氧套筒中的液态环氧树脂,形成一种可塑钢套筒,并采用全尺寸内压三点弯曲的方法验证其抗轴向载荷能力。试验结果表明,可塑钢套筒比环氧套筒更能分担外部轴向载荷。

某环焊缝缺陷的有效处置

对某长输埋地输气管道,在开展管道漏磁内检测时发现多处环焊缝异常,针对其中1处环焊缝异常进行开挖验证显示,射线、超声无损检测结果为IV级,经过适用性评价,在未考虑地质沉降条件下结果为可接受。考虑到后期地质沉降、压力波动和外部环境变化,提出了B型套筒的修复措施,修复后对焊接质量用无损检测手段进行检测,检测结果合格。

长输油气管道含缺陷环焊缝失效定量风险研究

长输油气管道业务在飞速发展的同时,也面临着巨大的安全挑战。受工期、焊接技术水平、环境等因素的影响,环焊缝成为长输管道安全运行的薄弱环节,焊缝失效是导致长输油气管道安全事故的主要原因之一。对含缺陷的环焊缝失效进行定量风险研究,综合分析了焊口数据、气象、周围人口分布等信息,采用失效评估图技术和蒙特卡罗法相结合的方法计算了含缺陷管道的失效概率,以西气东输三线管道某含缺陷的环焊缝为研究对象,采用Phast/Safeti软件计算了失效后果,根据失效概率和失效后果对含缺陷管道的风险进行了分析,并通过对其失效风险进行详细模拟,得出对应的定量风险评价结论。

油气管道环焊缝缺陷适用性评价现状与展望

油气管道的环焊缝质量好坏与管道能否安全运行密切相关,近年来管道环焊缝问题日益突显,因此准确评价管道环焊缝缺陷的适用性对于保障管道安全运行具有重要的意义。为了给环焊缝缺陷安全评定提供参考,系统总结了现行的环焊缝缺陷适用性评价方法并归纳为6种类型,剖析了各类方法的原理、特点及适用性,从焊接缺陷、内外部载荷及材料性能等3个方面分析了目前环焊缝缺陷适用性评价过程中遇到的瓶颈问题,并针对高钢级管道环焊缝所暴露出的新问题,提出了环焊缝缺陷适用性评价的未来展望。研究结果表明:(1)环焊缝缺陷可分为体积型缺陷和平面型缺陷两大类;(2)对于体积型缺陷,主要考虑塑性失效模式,推荐采用修正的Miller方法;(3)对平面型缺陷,应同时考虑塑性失效和断裂失效模式,推荐采用BS 7910:2015标准中基于失效评估图(FAD)的方法,并根据可用材料参数及保守性选用通用失效评估曲线(FAC)或特定FAC。结论认为,该研究成果有助于保障管道的安全运行。

考虑材料特性的管道环焊缝缺陷评估方法

为评估管道环焊缝缺陷评价方法的适用性,处理不同等级钢管拉伸性能数据,获取对应的Ramberg-Osgood模型参数,得出基于材料特性的不同等级钢管的失效评定曲线;开展拉伸试验,并结合数字图像相关法(DIC),获取跨焊缝材料不同区域的材料性能,形成基于实测数据的适用于管道环焊缝缺陷评估的失效评定曲线。研究结果表明:当载荷比小于等于0.7时,随着载荷比的增大,不同等级钢管的失效评定曲线接近重合;当载荷比介于0.7和1.0之间时,随着载荷比的增大,高等级钢管的失效评定曲线的安全区域增大,即钢管等级的提升能够提高含缺陷管道的安全裕度;基于实测数据形成的失效评定曲线更能反映材料的性能差异,特别是在管道焊接的低匹配情况下,宜优先采用焊接材料的实测拉伸性能绘制失效评定曲线。

输气管道环焊缝表面裂纹管道极限载荷计算方法

为了便于对天然气长输管道环焊缝缺陷进行准确快速的安全评估,建立了考虑裂纹尖端奇异性的含环焊缝缺陷的有限元模型,计算了不同缺陷尺寸下的管道环焊缝裂纹J积分,分析了焊缝匹配系数及材料硬化指数对J积分的影响,进而研究了基于J积分理论的含缺陷管道的极限载荷影响因素,并在此基础上提出了适用于特定匹配系数和材料硬化指数情况下能够实现J积分及极限载荷快速求解的工程计算公式。研究结果表明:①根据有限元计算结果拟合的工程计算公式具有较高的精度,可以满足较大缺陷几何尺寸范围内J积分求解,实现含环焊缝裂纹缺陷的管道极限载荷求解;②含环焊缝缺陷管道的裂纹J积分与缺陷尺寸、材料属性以及焊缝匹配系数密切相关,含缺陷管道的极限载荷会随着裂纹尺寸的增加而降低,而随着材料硬化指数的增大而增大;③对含环焊缝中心线处表面裂纹的X80钢制管道而言,低匹配焊接管道极限承载能力要弱于高匹配或等匹配焊接管道。结论认为,该研究成果可为现役输气管道的安全评价及完整性管理提供参考。

基于无损检测的输油管道环焊缝缺陷安全评估

输油管道环焊缝开裂可能造成严重的威胁,但漏磁内检测技术难以精确识别及量化环焊缝缺陷。因此,基于漏磁内检测数据结果的适用性评价结果可能存在较大的偏差。为此,对比环焊缝缺陷无损检测结果,分析漏磁内检测环焊缝缺陷的尺寸量化精度,并基于无损检测的缺陷尺寸进行失效评估,结合管道实际运行压力,进行疲劳强度校核。评估结果显示无损检测识别的环焊缝缺陷均满足安全评定要求,不需要修复。

基于能力模型的管道环焊缝缺陷修复制约因素分析及建议

近几年随着国内管道事故频发,管道环焊缝质量问题已经成为管道安全生产的重大隐患,为此国务院安委办、集团公司先后发文要求对已建管道环焊缝进行排查及隐患治理。按照相关工作要求,2019年,管道公司共需开挖验证2620道焊口,截止到6月底管道公司仅完成全年工作量的33%,工作进度缓慢。通过分析管道公司各分公司缺陷修复时间,建立管道公司环焊缝缺陷修复能力模型,分析制约环焊缝工作进度的因素,并提出对应的建议,为后续类似项目提供借鉴和决策依据。

高强度海底管线钢焊接性研究进展

为了降低深水油气田开发的成本,笔者对长距离天然气输送用高强管线钢的焊接性研究进展进行了评述,包括材料、焊接性、焊接工艺等问题。研究表明,采用高强管线钢能够显著降低材料运输、安装等各个环节的成本,采用合适的焊接工艺可获得令人满意的环焊缝接头,但是,在工程应用之前需要重点解决韧性、裂纹和焊接缺陷等关键问题。

超声导波在管道中的传播特性的研究

采用超声导波技术可以对管道进行快速检测,因此工程应用上的前景非常广阔。在长距离管道检测过程中,经常会遇到环形焊缝和弯管,二者对对导波能量的反射较强。当导波能量出现较大衰减时,就会影响其有效检测范围。本文采用纵向和扭转模态导波,对导波在连续穿越七条环形焊缝和一段弯管的传播特性进行了研究,对其在检测凹槽、焊疤、支路等缺陷或管道特征方面的能力进行了对比。结论表明:(1)检测方向上的环形焊缝不超过4个才能充分保证检测结果的可信性。(2)最优频率的选择对非频散波的产生至关重要。

带保温层管道环焊缝射线数字检测研究

针对在役或超期服役的带保温层管道环焊缝,提出利用X射线数字成像的方法解决其缺陷在线检测的问题。其检测结果具有直观化的特点,能够客观地根据缺陷图像特点对缺陷进行判定,有助于管道安全运行的评价和隐患问题的及时发现。

长罐体环焊缝缺陷定量检测技术

针对某长罐体焊缝质量检测的特殊要求,设计了射线探伤确定超标缺陷的平面位置、超声相控阵技术精确定量缺陷深度的方法,解决了在罐体20 mm厚度下实现8 mm厚度检测的质量控制难题。射线检测采用源在内的偏心倾斜透照法,通过优化工艺参数,实现了不低于1%的相对检测灵敏度,底片不清晰度值优于0.2 mm;同时采用超声相控阵一次波检测法,通过对系统性能优化和深度测量的精确标定,解决了超声检测与射线检测的灵敏度匹配与深度测量精度控制问题,实现了0.2 mm的深度定位精度;并在综合验证试验的基础上,在实际应用时采用深度分区判定法,在对缺陷深度精确测量的同时,有效提高了生产效率。

输油管道环焊缝缺陷疲劳寿命评估

采用管道失效评估方法可评估静载荷作用下缺陷是否满足适用要求。但在内压等交变载荷作用下,输油管道环焊缝仍存在疲劳破坏的可能。为评估管道环焊缝缺陷的疲劳寿命,进行管道母材和环焊缝疲劳裂纹扩展速率试验,并分析和统计管道实际运行压力数据以及环焊缝缺陷开挖验证数据,采用BS7910标准方法计算疲劳寿命值。结果显示在仅考虑管道内压波动情况下,管道环焊缝平面型缺陷的疲劳寿命结果满足管道设计使用要求。

环焊缝强度匹配对长输管道性能的影响

环焊缝强度匹配是天然气管道研究与应用的热点问题。介绍了焊接接头匹配性的概念,阐述了不等强匹配对长输管道极限载荷、韧性、残余应力、缺陷容限等的影响,最后提出了在长输管道环焊缝强度匹配领域需要解决的技术问题。

X80天然气管道环焊缝复合缺陷应力强度因子的工程化计算方法研究

针对X80管道环焊缝中同时存在的“错边+裂纹”复合缺陷进行工况受力分析,结合弹性有限元方法分别对“错边+内表面裂纹”和“错边+埋藏裂纹”含复合缺陷管道进行三维有限元分析,总结裂纹尺寸、轴向应力、管道壁厚、焊缝错边量及裂纹的位置对应力强度因子的影响规律。在此基础上,引入裂纹尺寸修正系数,提出应力强度因子工程计算公式。将有限元分析与理论推导值对比,其误差在3%以内;应力强度因子计算公式结果与有限元结果的误差小于5%,表明了其准确性。

X80管线钢环焊缝力学性能及焊接缺陷分析

在X80管线钢环焊缝缺陷定期排查过程中,发现某处X80管道环焊缝存在多处缺陷。为了进一步确认缺陷类型并分析其产生原因,对环焊缝缺陷部位进行了解剖分析,并对环焊缝正常部位和缺陷部位的力学性能进行了检测。结果表明:该环焊缝0点钟位置的冲击韧性不满足标准要求,其他位置的力学性能满足标准要求;该环焊缝1:30时钟位置存在坡口未熔合,6:20时钟位置存在根部裂纹,坡口未熔合缺陷产生的原因为填充焊产生的焊渣未清理干净,根部裂纹产生的原因为环焊缝根焊部位应力过大导致开裂。

基于BS7910标准的X70钢环焊缝超声相控阵检出埋藏缺陷的安全评定

为降低建设成本,长输管线通常采用高等级管线钢。对于服役约9年的X70钢管道的一道环焊缝,采用超声相控阵检测,检出5处埋藏裂纹缺陷。基于"合于使用"的原则,采用BS7910:2005标准中的2 B级评定方法进行安全评价。评定结果表明,5处埋藏裂纹缺陷均在标准允许范围内,管道可以安全运行。另外,为探索埋藏缺陷承载安全的表征方法,在缺陷对应的管道外表面贴应变花,以测量缺陷管体外表面的应变。应变测试结果表明,该方法能够表征缺陷尺度与承载能力的关系。

对接焊管环向焊缝中裂纹与错边复合缺陷应力强度因子计算方法研究

在管道现场焊接过程中,环向360°裂纹为常见的焊接缺陷,同时错边也是焊接过程中经常出现的,对这两种缺陷单独的裂纹尖端应力强度因子已有比较清晰的分析以及计算方法,但是对这两种缺陷的复合应力强度因子还没有一个精确的计算公式.在过去研究结果的基础上,对其进行修正,提出一种适合工程应用的应力强度因子计算方法,为带缺陷焊缝管道的断裂力学参量计算及疲劳寿命估算提供简洁方便的途径.