提高输气管道设计系数的理论与方法研究
本文选题：输气管道 切入点：设计系数 出处：《长江大学》2017年硕士论文
【摘要】：随着国民经济和能源战略储备的发展,人们对天然气的需求量也在不断增加。在天然气的运输中,如何降低输气管道的成本以及提高输气管道的承压能力是目前油气储运专业研究的重点之一。其中最有效的方法是提高管道的设计系数,因此本文展开了提高输气管道设计系数的理论与方法研究。输气管道的各项参数如:管道壁厚、管道外径、管道压力等具有一定的不确定性,传统确定性的分析会有一定的局限性,因此本文采用了基于可靠性的设计方法,选择使用Monte-Carlo法来对管道进行可靠度计算。管道可靠度的计算结果是用概率来表示的,因此需要一个判定标准来确定管道的安全性能,即目标可靠度。鉴于我国尚处于研究阶段,总结归纳了国际上常用的油气管道目标可靠度的评价标准,最后采用了API579准则。介绍了国内外油气管道剩余强度的失效模型,并将各准则所计算的结果与有限元法进行比较,得到的结论为:NG-18适合评价低钢级的管道;ASME B31G适合评价低钢级和中钢级的管道;DNV RP-F101和PCORRC适合评价高钢级的管道;对于超纲钢级的管道目前推荐使用有限元法来进行剩余强度的评价。针对本文的研究对象X70管道和X80管道,选用了PCORRC准则作为管道可靠度计算的失效模型。最后建立了完整管道和含缺陷管道的极限状态方程,采用可靠性理论计算了参数的敏感性,结果表明管道内压对完整管道的可靠性影响最大,缺陷深度和管道内压对含有缺陷管道的可靠性影响最大。计算了X70管道和X80管道的剩余寿命,并反算设计系数,得到提高一级地区输气管道设计系数是可行的,若要将设计系数提高到更高的等级可采用的方法有:降低管道压力的波动性、采用更高钢级的管道以及通过完整性管理减小管道的腐蚀速率。
[Abstract]:With the development of national economy and strategic energy reserves, the demand for natural gas is also increasing. How to reduce the cost of gas pipeline and improve the pressure bearing capacity of gas pipeline is one of the key points in the research of oil and gas storage and transportation at present. The most effective method is to increase the design coefficient of the pipeline. Therefore, the theory and method of improving the design coefficient of gas transmission pipeline are studied in this paper. The parameters of gas pipeline such as pipe wall thickness, pipeline outer diameter, pipeline pressure and so on are uncertain. The traditional deterministic analysis will have some limitations, so this paper adopts the reliability based design method, and chooses to use Monte-Carlo method to calculate the pipeline reliability. The calculation result of pipeline reliability is expressed by probability. Therefore, a criterion is needed to determine the safety performance of pipelines, that is, target reliability. In view of the fact that China is still in the research stage, the evaluation standards of target reliability for oil and gas pipelines commonly used in the world are summarized and summarized. Finally, the API579 criterion is adopted. The failure models of residual strength of oil and gas pipelines at home and abroad are introduced, and the calculated results of each criterion are compared with the finite element method. The conclusions are as follows: (1)% NG-18 is suitable for evaluating the low steel grade pipeline. ASME B31G is suitable for the evaluation of the low steel grade pipeline and the medium steel grade pipeline. The DNV RP-F101 and PCORRC are suitable for the evaluation of the high steel grade pipeline. Finite element method is recommended to evaluate the residual strength of super steel pipeline. The PCORRC criterion is selected as the failure model of pipeline reliability calculation. Finally, the limit state equations of complete pipeline and pipeline with defects are established, and the sensitivity of parameters is calculated by reliability theory. The results show that the internal pressure of the pipeline has the greatest influence on the reliability of the complete pipeline, and the depth of defects and the internal pressure of the pipeline have the greatest influence on the reliability of the pipeline with defects. The residual life of the X70 pipeline and the X80 pipeline are calculated, and the design coefficient is back calculated. It is feasible to increase the design coefficient of gas pipeline in the first class area. The methods to increase the design coefficient to a higher level are as follows: reducing the fluctuation of pipeline pressure, Adopt higher steel grade pipes and reduce corrosion rate through integrity management.
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE973.1
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，本文编号：1678708
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