非线性有限元法用于腐蚀管道失效压力预测

采用非线性有限元法建立了含缺陷管道爆破失效的数值模型,以此预测腐蚀缺陷管道的失效压力。分析了模型中的单元划分、材料模式、非线性求解方法、失效判据等技术要点,对不同管材、规格以及缺陷尺寸的全尺寸管道爆破试验结果进行了分析和计算,验证了所建模型的准确性。基于有限元计算结果,同时考虑缺陷长度、深度、宽度等因素的影响,拟合出含缺陷管道的失效压力预测公式,与其他方法以及试验结果相比,该公式计算误差较小。

模糊灰色理论在油气管道沿线土壤腐蚀性评价中的应用

针对现有土壤腐蚀性评价方法存在的问题，提出了一种模糊综合评价油气管道沿线土壤腐蚀性的新方法。模糊综合评价方法的关键在于评价因素的隶属度和权重的确定，而隶属度和权重的确定往往受人为因素的影响很大，这必然会严重影响评价结果的合理性。因此，根据评价对象、评价因素集及评价目标，提出了以土壤腐蚀速率为参考因素，运用各因素的灰色关联度确定其权重的新思路；同时根据岭形系列曲线的特点，导出了确定单因素隶属度的计算关系式；阐明了该方法的基本原理及实施程序，并用算例说明了该方法的具体应用。该方法在理论上是科学的，而且很容易程序化，为长距离油气管道沿线土壤的腐蚀性评价提供了一种有效的手段。

油气管道沿线土壤腐蚀性的模糊物元综合评价

由于土壤腐蚀性的常规评价方法都是基于分级界线明确的多因素标准 ,往往漏失一些有用信息 ,甚至造成错误的结论。为此 ,基于模糊物元理论提出了金属管道沿线土壤腐蚀性的模糊物元综合评价的新方法。该方法的基本思路是 :把模糊数学与物元分析相结合 ,利用模糊边界取代了常规的“清晰”边界 ,根据分析对象间的“相似性”的程度对其进行综合评价。该方法的关键在于 :①确定土壤样品相应理化指标的隶属度 ;②确定各特征指标的权重复合物元 ;③确定关联系数复合模糊物元 ;④确定关联度复合模糊物元。与该方法相关的基本概念、理论及实施程序被阐明。通过四川新场气田 -青白江输气管道沿线土壤的腐蚀性评价说明了其有效性。

埋地管道土壤腐蚀后评价的逻辑结构模型

土壤腐蚀是导致埋地管道失效的主要诱因之一,因而为确保管道安全运营,需要对管道的土壤腐蚀状况进行评估。为了避免传统评价方法对人为影响因素的过分依赖,根据结构方程理论,分析了管道土壤腐蚀的主要形式及其外腐蚀影响因素间的相关关系,建立了管道土壤腐蚀后评价的逻辑结构模型;采用偏最小二乘拟线性回归方法对管道的腐蚀壁厚进行了预测,并在腐蚀数据样本空间中评估了土壤腐蚀逻辑结构模型的可靠性。算例分析的结果表明:该埋地管道土壤腐蚀中,土壤含水量的贡献最大;算例中偏最小二乘拟线性回归分析的复测定系数为0.554 6,预测的平均相对误差为14.537 1%。结论认为:结构模型充分考虑了各腐蚀因素间的关联性,使得腐蚀后评价更接近于客观实际;偏最小二乘拟线性回归方法实现了各因素对土壤腐蚀性的解释能力;随着腐蚀检测数据样本量的增加,计算精度还会不断提高。

油田集输管线介质多相流腐蚀数学模型研究

讨论了在多相流条件下如何对油田集输管线介质进行腐蚀因素研究并建立数学模型,研究了集输管线介质流速、含氧量、pH值、矿化度、温度、二氧化碳分压、含水共7个因素对20#管材的腐蚀影响趋势。该研究内容采用的多相流腐蚀评价装置已获国家专利,其设计思路和评价方法对相关领域的研究具有很好的指导作用。

一种评价长输管道土壤腐蚀的新模型

针对埋地长输管道土壤腐蚀因素复杂多变且不易确定的特点,文章提出了一种新的管道土壤腐蚀评价模型,即用灰色关联确定土壤腐蚀因素的顺序,再用改进的层次分析法分析确定各因素具体的权重,最后通过建立隶属函数,用模糊综合评价方法评价在役管道的腐蚀现状。实例计算中,考虑了土壤电阻、氧化还原电位、pH值、含水量、含盐量5个影响管道土壤腐蚀的主要因素,建立了“非常严重,严重,中等,轻微,极低”5个评价等级,对8个管道检测点进行了腐蚀评价,最终获得的管道评价等级与现场实际基本一致。实例计算表明,该方法可用于现场管道的土壤腐蚀评价,同时为管道的及时维修和更换提供了科学的依据。

基于交流阻抗(EIS)的钢筋混凝土恒电流加速腐蚀规律

针对钢筋混凝土传统恒电流加速腐蚀试验偏离自然腐蚀的问题,采用PS-3002D-a恒电流仪对盐渍土环境下钢筋混凝土进行恒电流加速试验,电流密度分别为182、364、546μA/cm^(2),并周期性地采用电化学试验、超声波试验、裂缝观测试验对钢筋混凝土中的裂缝扩展进行规律性研究,与自然状态下钢筋混凝土损伤规律进行对比,并通过建立腐蚀评价模型、相对动弹性模量评价模型对钢筋混凝土室内恒电流加速腐蚀寿命进行预测,通过X射线对钢筋腐蚀后的元素进行分析。研究结果表明:盐渍土环境下恒电流加速与自然环境下钢筋腐蚀规律相似,可以较好地模拟自然环境下钢筋腐蚀效果;钢筋混凝土室内364μA/cm^(2)恒电流加速腐蚀试验效率最高,室内在182μA/cm^(2)恒电流加速腐蚀条件下,钢筋混凝土结构寿命最长;盐渍土环境下以182、364、546μA/cm^(2)恒电流加速腐蚀钢筋混凝土试验寿命分别为700、340、190 h。

基于BP人工神经网络理论对埋地燃气管线腐蚀剩余寿命研究

在对BP人工神经网络研究的基础上,利用现场测的腐蚀数据,建立了人工神经网络腐蚀剩余寿命模型。通过对现场数据的学习,BP人工神经网络可以很好的再现数据里的隐含规律,其结果与实测数据吻合得很好。

基于MATLAB人工神经网络的土壤腐蚀性评价模型

土壤腐蚀是导致埋地燃气管道泄漏的主要原因。埋地燃气管道在土壤中的腐蚀破坏受多种因素的共同作用,根据土壤腐蚀等级指标,确定了土壤含水量、电阻率、氧化还原电位等5个风险评价因子。为确定风险评价因子与土壤腐蚀概率之间的非线性相关关系,需建立多元非线性模型。运用MATLAB中的人工神经网络工具箱,通过人工神经网络的计算结果以及神经网络的训练误差,对网络结构进行优化,最终建立了常州市埋地燃气管道土壤腐蚀性的人工神经网络评价模型。通过分析计算结果,得到了土壤腐蚀分布与特征,为常州埋地燃气管道敷设避开土壤腐蚀性较大的区域以及管道的安全防护提供了建议。

秦京线输油管道土壤腐蚀的模糊综合评判

在分析土壤的理化性质对管材腐蚀影响基础上,确定了土壤理化性质对管材腐蚀的分级标准。建立了土壤理化性质对管材腐蚀性的隶属函数,确定了管道土壤腐蚀的模糊综合评判数学模型。最后,对秦京线输油管道的土壤腐蚀,进行了模糊综合评判。得出,秦京线土壤腐蚀较严重区域在秦皇岛输油站、昌黎输油站附近和迁安输油站出口处附近,处于"强腐蚀"和"较强腐蚀"范围内,影响秦京线土壤腐蚀主要因素是土壤含水率、含盐量和电阻率,其中以含水率的影响最大。

基于神经网络的管道沿线土壤腐蚀态势评价

利用神经网络极强的非线性逼近特点,采用神经网络评价管道土壤腐蚀态势。介绍了基于BP神经网络的管道土壤腐蚀态势评价模型建立的方法和过程,在实例计算中考虑土壤pH值、土壤电阻率、土壤氧化还原电位和电解失重四个主要因素,选取9个学习样本对BP神经网络进行训练,分别用训练好的BP神经网络和模糊综合评价对现场管道6个实测点进行腐蚀态势评价,结果表明,两种方法得到的评价结果完全一致,该方法可以用于对管道沿线土壤腐蚀态势的评价。

MATLAB神经网络在管道土壤腐蚀评价中的应用

根据现场的土壤腐蚀数据,利用BP人工神经网络原理,借助MATLAB神经网络工具箱函数,设计了土壤理化性质与碳钢腐蚀速率的网络仿真模型,并给出了应用实例,仿真效果显示,预测值与实际值相差很小。通过对X70钢在土壤中的腐蚀速率进行成功预测,证明神经网络在管道土壤腐蚀速率预测中具有实际应用价值。

管道防腐蚀系统综合评价软件研究

以"马—广"输油管线为目标管线,研发一套管理软件来综合评价管道防腐蚀系统,以便于有针对性地提前维护、采取有效的防治方法,从而达到专家级的保护效果。系统包括阴极保护系统保护效果的评价和土壤腐蚀性评价。软件系统实现三部分功能:查询统计、数据维护和系统维护。介绍了管理软件的设计思路和实现方法,并利用目标管线对软件的有效性进行验证。

灰关联模式在评估土壤腐蚀性中的应用

土壤腐蚀性等级与埋地管道的安全运行密切相关,科学、准确的评价土壤腐蚀性是管道安全运行管理的重要组成部分。由于影响土壤腐蚀的因素众多,仅仅以土壤电阻率来评价土壤腐蚀性既不准确也不科学。在此应用灰关联模式对土壤腐蚀性指标进行评估,建立了灰关联标准模式,得出了灰关联系数与灰关联度,并通过实际工程算例证明了方法的可行性与科学性,证明了灰关联模式评估在土壤腐蚀性评价这一复杂系统中的适用性。

基于数据挖掘的腐蚀缺陷管道失效风险分类预测研究

基于数据挖掘方法对管道腐蚀缺陷进行安全评估,主要内容包括:总结现有的腐蚀管道剩余强度评价方法,收集管道失效数据对各评价模型进行对比验证;基于管道失效评估模型及各变量参数分布规律,生成一个随机数据集,包括几何特性、腐蚀坑尺寸、管道年龄及管道材料等特征,并通过蒙特卡罗模拟管道的失效概率;根据管道失效概率进行风险分类,并通过机器学习算法训练有效的管道风险分类模型。

基于修正熵权法的油气管道土壤腐蚀分级量化评价方法研究

针对油气管道土壤腐蚀核心影响因素权重系数的求解存在单因素指标的不确定性,导致权值结果出现偏差,造成综合评估结果不准确这一问题,提出主客观结合的赋权方法,建立了可靠的油气管道土壤腐蚀核心影响因素权重分级量化评价模型。利用粗糙集和熵权法确定主权重和主权重值,并采用无量纲化同级变换和层次分析(AHP)法来修正模糊单因素条件属性的权重值,可得到合理的油气管道土壤腐蚀分级量化评价结果。通过与实际数据比较表明,结合AHP法修正特定区间下不定单因素指标的权重值,可以提高单因素指标权重值的精确度,获得可靠的油气管道土壤腐蚀综合评价结果。

基于回归分析的土壤腐蚀性评价研究

随着管道铺设数量和使用年限的增加,现役管道(尤其是埋地油气管道)腐蚀现象越来越严重,直接威胁到管道的安全运行。本文以某油田为例,通过多元线性回归分析,对土壤理化性质对土壤腐蚀性的影响及理化性质的相互关系进行相关研究。旨在对土壤的腐蚀性进行预测和评价。

油气管道土壤腐蚀分级评价研究

为了实现油气管道土壤腐蚀预测防护工作,对区域管道中各土壤复杂因素的大量实测数据建立土壤腐蚀分级评价指标体系。将粗糙集算法(RS)、熵权计算法(EW)、集对理论分析法(SPA)引入油气管道土壤腐蚀分级评价中,利用RS预处理数据、EW确定指标权重、SPA量化数据,建立数据分级评价RS-EW-SPA模型。通过Python算法程序运行模型,结果将土壤腐蚀分为4个等级,计算出各指标因素权重,每个测试点处土壤腐蚀等级及各指标因素影响度、排序,并对不同点处土壤腐蚀性差异作出分析。根据现场实测数据及其事后局部分析评价结果对RS-EW-SPA模型进行验证,得到的土壤腐蚀评价等级结果与实际相符,表明此模型适用于油气管道土壤腐蚀分级评价。

基于改进型SVM算法的气液两相流持液率计算模型

气液两相流持液率的精准计算对于流型识别、管道腐蚀评价与预测以及输气管道输送效率计算等方面的研究具有重要的意义。目前,国内外专家学者建立的持液率计算模型适应范围有限,缺乏一套适应于不同工况条件的持液率计算模型。本文首先统计分析了国内外不同专家学者共2123组实验研究数据,构建了丰富的室内实验数据库;再选定支持向量机(SVM)对数据进行训练和回归预测,为了提高算法的可靠性,采用K-交叉验证(K-CV)、遗传算法(GA)以及粒子群优化算法(PSO)对SVM算法的惩罚因子c和核函数参数g寻优过程进行优化,分别建立了K-CV-SVM、GA-SVM、PSO-SVM模型,综合考虑计算精度和稳定性,最终优选了GA-SVM作为持液率计算模型的核心算法。将该模型与Eaton、BB、MB、BBE等经验关系式模型进行了计算精度对比分析,结果显示:建立的持液率计算模型在上倾管、水平管以及下倾管中都具有比经典模型更佳的计算精度。本文基于GA-SVM算法建立的持液率计算模型计算精度高、稳定性强、适应性广泛,可满足不同工况条件下持液率计算的需求。

川气东送管道土壤腐蚀埋片试验

埋地管道的土壤腐蚀对管道的安全经济运营造成不利影响。川气东送管道埋设距离长,土壤和水文地质条件复杂,易遭受土壤腐蚀。通过对管道干线沿线典型土壤的理化性质进行现场测试,并开展现场腐蚀埋片试验,得出川气东送管道沿线土壤的腐蚀类型和腐蚀性强弱。根据试验结果,川气东送管道沿线土壤的腐蚀性较强,处于劣等级的土壤占管道工程全程的1/3以上,应对管道实施有效的腐蚀防护处理。