受腐蝕管道可靠度分析.pdf

1、海底油氣的開采目前已經(jīng)是我國(guó)能源領(lǐng)域的一個(gè)戰(zhàn)略需求。在整個(gè)海底油氣開采過(guò)程中，海底管道是其中重要裝備之一。由于海底環(huán)境復(fù)雜，海底管道的腐蝕是造成管道失效的一個(gè)主要原因。在海底管道受海水腐蝕后，其承載能力會(huì)降低，因而研究被腐蝕海底管道的極限承載能力、失效機(jī)理和失效概率等是十分重要的并具有工程應(yīng)用價(jià)值。本文采用數(shù)值模擬的方法對(duì)問(wèn)題展開研究，主要研究工作包括：
　　研究腐蝕海底管道受內(nèi)壓的極限承載能力和失效機(jī)理。依據(jù)未腐蝕海底管道內(nèi)壓?jiǎn)?/p>

2、題的解析解和受腐蝕海底管道的爆破失效準(zhǔn)則，分析腐蝕管道在內(nèi)壓載荷下的破壞過(guò)程；研究腐蝕缺陷對(duì)管道受壓極限承載能力的影響；評(píng)估幾種管道爆破失效準(zhǔn)則的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍及其精確度；推導(dǎo)出計(jì)算腐蝕管道受壓極限承載能力的解析表達(dá)式。結(jié)果驗(yàn)證了基于Mises準(zhǔn)則的解析公式為爆破壓力上限，而以Tresca準(zhǔn)則為失效準(zhǔn)則的爆破壓力解析解是管道真實(shí)承載能力的下限。結(jié)果還表明腐蝕缺陷的尺寸直接影響海底管道承載能力。
　　根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)

3、果，分析在軸壓載荷下受腐蝕海底管道的極限承載能力和破壞機(jī)理。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)腐蝕缺陷長(zhǎng)度存在一個(gè)臨界值，當(dāng)超過(guò)該值后其承載能力基本趨于某一數(shù)值。在此基礎(chǔ)上，研究軸壓和內(nèi)壓耦合作用下腐蝕缺陷對(duì)海底管道的極限承載能力的影響，并進(jìn)一步分析失效模式和發(fā)展規(guī)律。研究結(jié)果表明，隨著內(nèi)部壓力的逐漸增加，管道的極限軸向承載能力呈現(xiàn)先減小，后增加，又減小的變化規(guī)律。這種現(xiàn)象是由于局部應(yīng)變和整體變形狀態(tài)所致。同時(shí)結(jié)果還說(shuō)明了腐蝕管道徑厚比對(duì)軸向極限承載能力的影

4、響較小。
　　采用蒙特卡洛方法隨機(jī)抽樣，并計(jì)算出受內(nèi)壓腐蝕海底管道的失效概率和剩余壽命。根據(jù)海底管道的直徑、厚度、腐蝕缺陷長(zhǎng)度、腐蝕缺陷深度、運(yùn)行壓強(qiáng)、腐蝕速率等的概率分布，結(jié)合管道極限狀態(tài)方程，研究腐蝕缺陷、運(yùn)行壓強(qiáng)、變異系數(shù)、運(yùn)行時(shí)間等因素對(duì)海底管道失效概率的影響。數(shù)值結(jié)果表明，腐蝕深度，腐蝕長(zhǎng)度和運(yùn)行壓力增加會(huì)導(dǎo)致管道的失效概率增大。腐蝕長(zhǎng)度、腐蝕深度和運(yùn)行壓強(qiáng)等變異系數(shù)的增加能使失效概率增加，而當(dāng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，其對(duì)管道失