海洋平台大型原油储罐多缺陷影响安全分析

发布时间：2017-08-19 12:11

  本文关键词：海洋平台大型原油储罐多缺陷影响安全分析

  更多相关文章： 原油储罐 数值模拟 缺陷 载荷 缺陷评定

【摘要】：海洋平台原油储罐是海洋石油生产工艺流程中典型的压力容器,原油储罐能否安全运行直接影响平台生产的安全性与经济效益。平台原油储罐极易在腐蚀生产环境和复杂海洋环境载荷的综合作用下滋生缺陷。若存在的缺陷未及时被发现并处理,很可能造成原油储罐结构的缺损甚至穿孔,引起原油泄漏。最终将导致附近海域的环境污染、火灾爆炸等灾难性事故发生。所以为了确保海洋平台原油储罐的安全可靠性,开展对于含缺陷平台储罐的安全评定工作十分必要。文中研究了在役承压设备缺陷评定技术在海洋平台多缺陷原油储罐安全评定中的应用,主要进行了以下工作:(1)海洋平台生产条件恶劣,平台设备长期暴露在高湿度、高盐度的海洋大气环境中,极易滋生腐蚀缺陷,海风、海浪、地震等复杂的环境载荷更加速了缺陷的扩展。课题研究首先针对海洋石油生产过程中的腐蚀因素和平台可能受到的环境载荷进行识别,分析了海洋石油生产环境对平台原油储罐产生的影响。(2)分析了海洋平台原油储罐上存在如裂纹、凹坑等缺陷在进行安全评定时缺陷的规划表征方法,重点研究了多裂纹缺陷共同作用时缺陷的结合规划表征方法和多裂纹缺陷间的相互影响。(3)对平台不同工况下的不同环境载荷组合进行了分析,通过有限元软件模拟了常规工况、极端海风和地震工况对平台原油储罐的作用。分析了储罐缺陷在各种工况下所受载荷,并将载荷分析结果应力线性化用于缺陷评定计算中。参考《在用含缺陷压力容器安全评定》标准中多缺陷规划的相关内容,在常规工况下通过分析多缺陷不同结合规划方法下应力强度因子的变化规律,提出含三个及三个以上的裂纹群的优先结合规划方法。(4)以海洋平台含多缺陷的方形一体化原油储罐为例,采用国标GB/T19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》中的常规评定法,对含多缺陷的某方形一体化原油储罐进行在极端海风和地震工况下的安全评定,得到了安全性结论。
【关键词】：原油储罐 数值模拟 缺陷 载荷 缺陷评定
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE972
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 课题研究的背景及意义13-15
• 1.1.1 课题研究背景13-15
• 1.1.2 课题研究意义15
• 1.2 课题研究发展15-18
• 1.2.1 断裂力学研究发展16
• 1.2.2 缺陷评定技术研究发展16-18
• 1.3 本文主要研究工作18-19
• 第2章 海洋平台生产环境影响因素分析19-31
• 2.1 平台生产环境中的影响因素19
• 2.2 平台腐蚀19-25
• 2.2.1 内腐蚀20-22
• 2.2.1.1 氢氧腐蚀20
• 2.2.1.2 硫、菌腐蚀20-21
• 2.2.1.3 二氧化碳腐蚀21-22
• 2.2.2 外腐蚀22-25
• 2.2.2.1 海水腐蚀22-23
• 2.2.2.2 大气腐蚀23-25
• 2.3 平台环境载荷25-30
• 2.3.1 海风载荷25-26
• 2.3.2 海流载荷26-27
• 2.3.3 波浪载荷27-28
• 2.3.4 海冰载荷28-29
• 2.3.5 地震载荷29-30
• 2.4 作业温度30
• 2.5 小结30-31
• 第3章 原油储罐缺陷评定方法31-39
• 3.1 承压设备缺陷类型32
• 3.2 裂纹缺陷32-35
• 3.2.1 单裂纹表征32-34
• 3.2.2 群裂纹表征34-35
• 3.3 凹坑缺陷表征35-36
• 3.3.1 单凹坑表征35
• 3.3.2 群凹坑表征35-36
• 3.4 气孔与焊渣36
• 3.5 缺陷评定方法简介36-38
• 3.5.1 简化评定法36-37
• 3.5.2 常规评定法37-38
• 3.5.3 分析评定法38
• 3.6 小结38-39
• 第4章 原油储罐多缺陷影响分析39-53
• 4.1 研究对象概况39
• 4.2 环境载荷计算39-44
• 4.2.1 有效环境载荷分析40
• 4.2.2 风载设计40-41
• 4.2.3 地震载荷模拟41-44
• 4.2.3.1 网格划分41
• 4.2.3.2 Fluent模拟的设置41-42
• 4.2.3.3 晃动模拟结果42-44
• 4.3 储罐缺陷模拟44-46
• 4.3.1 模型参数44-45
• 4.3.2 缺陷参数45
• 4.3.3 常规工况模拟45-46
• 4.4 应力强度因子46-47
• 4.5 裂纹缺陷模拟47-52
• 4.5.1 独立缺陷分析47-50
• 4.5.1.1 应力强度因子随裂纹长度尺寸的变化47-48
• 4.5.1.2 应力强度因子随裂纹深度尺寸的变化48-50
• 4.5.2 合并后的缺陷分析50-52
• 4.6 小结52-53
• 第5章 海洋平台原油储罐缺陷评定53-60
• 5.1“合乎使用”原则53-54
• 5.2 常规评定中的计算54
• 5.2.1rK的计算54
• 5.2.2rL的计算54
• 5.3 安全系数的确定54-55
• 5.4 实例分析55-59
• 5.4.1 极端风载工况安全评定56-57
• 5.4.1.1 极端风载工况模拟56
• 5.4.1.2 极端风载作用下的安全评定56-57
• 5.4.2 地震工况安全评定57-59
• 5.4.2.1 地震工况模拟57-58
• 5.4.2.2 地震作用下的安全评定58-59
• 5.5 小结59-60
• 结论及展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙丹;韦新;韦蕾;;材料在腐蚀与载荷协同作用下的失效事故分析[J];中国化工装备;2015年06期

2 杜丽影;邱保文;薛欢;刘冬;彭志英;余立;;波浪载荷作用下海洋平台用钢焊接接头的疲劳寿命预测[J];焊管;2015年01期

3 柳亚琴;赵国浩;;节能减排约束下中国能源消费结构演变分析[J];经济问题;2015年01期

4 王力;汪震宇;;国内海洋储罐风险现状及开展RBI的必要性[J];油气储运;2015年01期

5 吴龙平;王文娜;明斐卿;姜珊;张志强;赵月;;ANSYS在压力容器及管道缺陷评定中的应用[J];化工装备技术;2014年05期

6 张抗;门相勇;;中国未开发石油储量分析和对策[J];中国石油勘探;2014年05期

7 冯胜;曲伟首;严伟;李芳振;;LD32-2 PSP海洋平台方形原油储罐在役检测[J];无损检测;2014年07期

8 王义;靳有;;浅析海洋平台腐蚀与防护[J];全面腐蚀控制;2013年03期

9 占双林;苏灵君;苏德光;;二氧化碳对油气田压力容器的腐蚀与防护措施[J];全面腐蚀控制;2013年01期

10 石万凯;汤庆儒;;基于裂纹扩展的齿轮弯曲疲劳寿命仿真分析[J];兰州理工大学学报;2012年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 董希青;奥氏体不锈钢海洋大气环境下应力腐蚀开裂研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 董怀全;辽东湾冰区海洋平台冰激振动作用下风险评估研究[D];中国海洋大学;2013年

2 杨凤军;渤海湾浅海海洋平台动力分析及优化设计[D];中国石油大学;2011年

3 尹汉军;海洋平台大型储油罐设计研究[D];天津大学;2010年

，

本文编号：700629