腐蚀海底管道极限内压承载力及可靠性分析

发布时间：2017-12-20 04:18

  本文关键词：腐蚀海底管道极限内压承载力及可靠性分析　出处：《大连理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：海底管道由于具有大容量输送、安全性高、对环境影响小等特点而广泛用于我国石化工业产品的开发、生产和运输当中。当下,随着我国油气勘探开发工作逐步向远海深海迈进,海底管道工程的建设力度有所加大。由于海底环境的恶劣性以及输送介质的腐蚀性,管道发生腐蚀损伤在所难免,这给海底管道的安全运行带来了潜在的安全隐患。考虑到石油天然气具有易爆、易燃、污染性较强等特点,海底管道一旦失效,就可能引发环境污染、重大财产损失等灾难性事故,甚至会导致人员伤亡,引发社会问题。因此,对腐蚀海底管道进行极限内压承载力及可靠性研究至关重要。物理模型试验是研究海底管道极限承载力的重要手段。在进行管道全尺寸破坏试验时,需要通过材料的单轴拉伸试验确定管道钢的材料特性。本文首先依据金属材料拉伸试验标准ASTM-A370-2013,对X52无缝管道钢进行了单轴拉伸试验,得到了不同取样形式下拉伸试件的应力-应变曲线,据此分析拉伸试件取样形式对材料特性的影响规律。利用数值仿真软件ABAQUS,以得到的材料应力-应变曲线作为有限元模型的材料本构曲线,对复杂荷载作用下X52管道全尺寸弯曲破坏试验进行数值模拟,并与试验结果进行对比分析,结果表明：采用轴向圆棒试件对应的材料曲线得到的数值计算结果与试验结果吻合最好,该取样形式下的材料曲线可以更加准确地描述钢质管道弯曲破坏时的材料特性。参考国内外文献中已发表的腐蚀管道爆破试验数据对各剩余强度评价方法的准确性及适用性进行了客观评价。考虑腐蚀宽度的影响,基于塑性失稳理论,提出无限长腐蚀管道极限内压承载力的计算公式,并与其他方法和试验数据进行了对比,结果表明本文提出的公式具有较高的准确性。为便于实际应用,界定了公式的使用范围。基于可靠度理论,分别利用JC法和ANSYS中的PDS法对腐蚀海底管道在内压作用下的可靠性进行了分析,给出了腐蚀管道的失效概率时程曲线,并比较了各剩余强度评价方法在腐蚀管道可靠度计算方面的适用性。根据参数敏感系数的定义,采用增量法分析了各参数在管道的全寿命周期内对管道失效概率的影响情况；针对增量法的局限性,本文提出了基于一次二阶矩法的参数敏感系数的改进计算方法,通过与增量法的计算结果进行比较,证明了改进方法的正确性,为实际工程中对腐蚀海底管道进行可靠性分析提供了理论依据。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P756.2

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本文编号：1310720