基于全生命周期的海底管道缺陷評估系統(tǒng)研究.pdf

1、2l世紀(jì)被譽為海洋的世紀(jì)，世界各海洋國家都致力于開發(fā)海洋石油和天然氣。海底管道是海洋石油和天然氣運輸?shù)闹饕绞街唬５坠艿涝诎惭b、使用過程中會產(chǎn)生多種缺陷，這些缺陷會導(dǎo)致海底管道失效，最終造成重大的經(jīng)濟損失、環(huán)境污染等。因此，對海底管道進行缺陷評估，保證海底管道的安全是有很大的現(xiàn)實意義的。在海底管道的諸多缺陷中，裂紋和腐蝕是海底管道的兩種主要缺陷，因此，本文缺陷評估的主要對象是裂紋缺陷評估和腐蝕缺陷評估。在缺陷評估過程中，主要研究含

2、有裂紋缺陷和腐蝕缺陷的海底管道的剩余強度評估方法和剩余壽命預(yù)測方法。從海底管道的設(shè)計直到海底管道最終報廢的全生命過程中，對海底管道進行缺陷評估，可以在保證海底管道安全運行的前提下，最大可能的減少海底管道的成本，因此，對海底管道進行基于全生命周期的缺陷評估系統(tǒng)研究，具有重要的理論意義和實用價值。本文建立了基于全生命周期的海底管道缺陷評估理論體系，對海底管道全生命周期的各個階段的缺陷評估方法進行了研究，現(xiàn)將論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新性成果敘述

3、如下： 本文首次將全生命周期應(yīng)用到海底管道的缺陷評估中，把海底管道的全生命周期分為設(shè)計階段、安裝階段、運營階段和回收階段。并以此為基礎(chǔ)，建立了基于全生命周期的海底管道缺陷評估理論體系，研究了海底管道全生命周期的各個生命階段的缺陷評估的具體內(nèi)容，創(chuàng)建了基于全生命周期的海底管道缺陷評估體系的總體框架。 對海底管道缺陷評估的一些基礎(chǔ)理論進行了研究，包括斷裂力學(xué)基礎(chǔ)，剩余強度評估和剩余壽命預(yù)測的基本理論，缺陷標(biāo)準(zhǔn)化的準(zhǔn)則以及缺陷

4、等級的劃分及評判準(zhǔn)則。 在海底管道的設(shè)計階段，以經(jīng)濟性和安全性相統(tǒng)一為出發(fā)點，預(yù)估海底管道可能產(chǎn)生的缺陷，研究缺陷評估的方法，從而利用缺陷評估方法改進海底管道的設(shè)計。確定海底管道的檢測周期、腐蝕裕量和防腐措施。 在海底管道的安裝階段，基于CEGB的R6方法，論述了海底管道的安裝階段的焊接裂紋缺陷評估的具體方法和步驟。通過海底管道裂紋缺陷評估，確定海底管道焊劑裂紋缺陷的接受最小尺寸，從而減少不必要的返修，降低海底管道的建造

5、成本。 在海底管道的運營階段，研究了裂紋缺陷評估方法，分析比較了幾種常用的管道裂紋缺陷評估方法。以BS7910的方法為基礎(chǔ)，論述了海底管道裂紋缺陷的三級評估的具體步驟和內(nèi)容。研究了一種裂紋缺陷剩余強度計算的工程估算方法，并就海底管道的特點，提出了剩余強度評估的許用載荷計算步驟和公式。探討了裂紋缺陷擴展的一般規(guī)律，總結(jié)了裂紋缺陷擴展在管道剩余壽命預(yù)測中的應(yīng)用，闡述了海底管道裂紋缺陷的剩余壽命預(yù)測的具體步驟和方法。 在海底管

6、道的運營階段，對海底管道的腐蝕缺陷，分析了腐蝕缺陷產(chǎn)生的原因。介紹了利用有限元對海底管道進行非線性分析的基本理論，建立了計算含有腐蝕缺陷的海底管道的極限載荷的參考應(yīng)力準(zhǔn)則。并以此準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，對系列的海底管道缺陷進行了有限元計算，分析了腐蝕缺陷的幾何尺寸對海底管道的極限載荷的影響，并提出了基于海底管道腐蝕缺陷的幾何尺寸的極限載荷計算公式。在該公式中，考慮了腐蝕缺陷寬度對海底管道的極限載荷的影響。由于海底管道的腐蝕因素復(fù)雜，互相影響，因此，

7、海底管道的腐蝕剩余壽命預(yù)測一直是海底管道缺陷評估的難點。本文利用灰色理論的特點，探討了利用灰色理論預(yù)測腐蝕海底管道剩余壽命的可行性，進行了基于灰色理論的海底管道腐蝕缺陷剩余壽命預(yù)測方法研究，提出基于灰色理論的海底管道剩余壽命預(yù)測的具體方法和步驟。 在海底管道的回收階段，由于海底管道各種缺陷的長期積累，海底管道的缺陷已經(jīng)很多。單個缺陷雖然會影響海底管道的安全，但從管道系統(tǒng)來說，海底管道的所有缺陷對海底管道的系統(tǒng)影響更為重要。它們直