基于气液两相流腐蚀的管道可靠性研究

发布时间：2023-09-14 02:19

　　气液两相流管道广泛存在于油气开采和集输过程中,确保其安全可靠运行具有重要的理论和工程意义。在所有失效类型中,内腐蚀缺陷是造成气液两相流管道结构失效的主要原因之一。本文将管道内腐蚀速率预测模型和结构可靠性评价方法相结合,对气液两相流管道进行内腐蚀失效概率计算。首先,针对气液两相流的流动特征,采用流体相平衡模型、气液两相流模型和腐蚀速率预测模型,计算气液两相流管道在不同流型下的内腐蚀速率;并基于ASME B31G规范中推荐的腐蚀缺陷极限状态方程,考虑管道运行和制造中存在的不确定性,并结合腐蚀速率计算结果,采用蒙特卡洛方法,对管道发生小孔泄漏和爆裂的失效概率进行计算,将本文提出的内腐蚀失效概率计算方法应用于某气液两相流管道,当缺乏有效的内检测数据或实际管输工艺发生变化时,该方法能够有效预测失效概率,保障油气管道输送安全。最后,针对当前腐蚀管道可靠性评价方法对相关性研究的不足,提出了综合考虑参数相关性和缺陷相关性的腐蚀管道可靠性评价方法,计算结果表明,参数相关性对失效概率的影响远大于缺陷之间相关性对失效概率的影响,其中最大缺陷深度和缺陷长度、缺陷深度增长速率和缺陷长度的相关性对失效概率影响最大...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 管道内腐蚀速率的计算
        1.2.2 腐蚀管道可靠性评价方法
    1.3 研究内容
第2章 油气管道腐蚀类型研究
    2.1 CO₂ 电化学腐蚀
    2.2 CO₂ 腐蚀影响因素
        2.2.1 腐蚀产物膜影响
        2.2.2 pH值影响
        2.2.3 CO₂ 分压影响
    2.3 温度影响
    2.4 多相流动影响
第3章 气液两相流内腐蚀速率预测模型
    3.1 组分模型的建立
        3.1.1 流体状态方程
        3.1.2 气液相平衡闪蒸计算
        3.1.3 流体热物性参数计算
    3.2 气液分层流流模型
        3.2.1 基本方程
        3.2.2 封闭关系
    3.3 气-液段塞流模型
        3.3.1 基本方程
        3.3.2 封闭关系
        3.3.3 计算流程
    3.4 气液环状流模型
        3.4.1 基本方程
        3.4.2 封闭关系
        3.4.3 计算流程
    3.5 CO₂ 腐蚀速率预测模型
        3.5.1 气液两相流管道内腐蚀速率预测模型
    3.6 算例
        3.6.1 气液两相流管道基础数据
        3.6.2 各管段内腐蚀缺陷生长速率计算结果
    3.7 本章小结
第4章 气液两相流管道内腐蚀失效概率计算方法研究
    4.1 腐蚀失效模型
        4.1.1 ASME B31G准则
        4.1.2 修正ASME B31G准则
        4.1.3 LPC(DNV-RP-F101)方法
        4.1.4 CSA Z662-07 方法
    4.2 蒙特卡洛抽样方法
        4.2.1 均匀随机数的生成
        4.2.2 服从某种概率分布的随机变量抽样方法
        4.2.3 腐蚀缺陷的极限状态方程
        4.2.4 单个腐蚀缺陷失效概率计算流程
        4.2.5 单个管段与整个管道的失效概率计算
    4.3 数据处理
        4.3.1 绘制失效时间直方图
        4.3.2 模型初选
        4.3.3 参数估计
    4.4 算例
    4.5 敏感性分析
    4.6 本章小结
第5章 考虑相关性的腐蚀管道可靠性评价方法研究
    5.1 单个腐蚀缺陷相关随机向量抽样方法
    5.2 具有相关性的串联系统可靠度计算方法
    5.3 算例
        5.3.1 求解各参数相关系数
        5.3.2 考虑参数相关性下单个缺陷失效概率计算
        5.3.3 考虑缺陷之间相关性的失效概率计算
    5.4 本章小结
第6章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢



本文编号：3846363