腐蝕海底管道極限內壓承載力及可靠性分析.pdf

1、海底管道由于具有大容量輸送、安全性高、對環(huán)境影響小等特點而廣泛用于我國石化工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)和運輸當中。當下，隨著我國油氣勘探開發(fā)工作逐步向遠海深海邁進，海底管道工程的建設力度有所加大。由于海底環(huán)境的惡劣性以及輸送介質的腐蝕性，管道發(fā)生腐蝕損傷在所難免，這給海底管道的安全運行帶來了潛在的安全隱患?？紤]到石油天然氣具有易爆、易燃、污染性較強等特點，海底管道一旦失效，就可能引發(fā)環(huán)境污染、重大財產(chǎn)損失等災難性事故，甚至會導致人員傷亡，引發(fā)社

2、會問題。因此，對腐蝕海底管道進行極限內壓承載力及可靠性研究至關重要。
　　物理模型試驗是研究海底管道極限承載力的重要手段。在進行管道全尺寸破壞試驗時，需要通過材料的單軸拉伸試驗確定管道鋼的材料特性。本文首先依據(jù)金屬材料拉伸試驗標準ASTM-A370-2013，對X52無縫管道鋼進行了單軸拉伸試驗，得到了不同取樣形式下拉伸試件的應力-應變曲線，據(jù)此分析拉伸試件取樣形式對材料特性的影響規(guī)律。利用數(shù)值仿真軟件ABAQUS，以得到的材料應

3、力-應變曲線作為有限元模型的材料本構曲線，對復雜荷載作用下X52管道全尺寸彎曲破壞試驗進行數(shù)值模擬，并與試驗結果進行對比分析，結果表明:采用軸向圓棒試件對應的材料曲線得到的數(shù)值計算結果與試驗結果吻合最好，該取樣形式下的材料曲線可以更加準確地描述鋼質管道彎曲破壞時的材料特性。
　　參考國內外文獻中已發(fā)表的腐蝕管道爆破試驗數(shù)據(jù)對各剩余強度評價方法的準確性及適用性進行了客觀評價?？紤]腐蝕寬度的影響，基于塑性失穩(wěn)理論，提出無限長腐蝕管道極

4、限內壓承載力的計算公式，并與其他方法和試驗數(shù)據(jù)進行了對比，結果表明本文提出的公式具有較高的準確性。為便于實際應用，界定了公式的使用范圍。
　　基于可靠度理論，分別利用JC法和ANSYS中的PDS法對腐蝕海底管道在內壓作用下的可靠性進行了分析，給出了腐蝕管道的失效概率時程曲線，并比較了各剩余強度評價方法在腐蝕管道可靠度計算方面的適用性。根據(jù)參數(shù)敏感系數(shù)的定義，采用增量法分析了各參數(shù)在管道的全壽命周期內對管道失效概率的影響情況;針對增