含缺陷陆上油气管道剩余强度评价及维修策略研究

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1、含缺陷陆上油气管道剩余强度评价及维修策略研究1绪论1.1研究意义及背景能源是国民经济持续发展的重要保障，据环球能源网分析，未来二十年石油和天然气在世界能源需求结构中依然将保持60%左右的占比，这个数字意味着油气资源在国民经济命脉中占据着不可动摇的地位，与经济发展和社会稳定联系密切。其中天然气作为清洁能源的代表，需求量将会快速增长[1]。随着飞速发展的经济，能源安全将面临全新的挑战，其中运输安全至关重要，并且是非常脆弱的一个环节[2]1。如今，管道运输更是与航空、公路、水运、铁路并列为五大运输方式之一[3]。其中海运运输量最大，研究体系较为全面；铁路运输量小，且成本较

2、高。相比于其他运输方式，管道运输运输量较大，密闭性好，便于管理，易于实现远程集中监控[4]，因此在世界范围内得到广泛应用和快速发展，同时也是石油和天然气最主要的运输方式。油气管道的建设可追溯到19世纪中叶，SamnelVanSychel在美国宾夕法尼亚州建成第一条原油输送管道，距今已有140多年历史。二战后能源产业迅速发展，油气资源不断勘探挖掘，油气管道建设进一步发展。目前全球主要油气管道干线总长已达230多万公里，并以每年4到5万公里的速度增长[5]。现如今，油气管道主要分布在美国、欧洲、俄罗斯、中东和中亚等国家和地区，而亚洲、非洲和拉丁美洲的油气管道相对落后[2

3、]7。如表1.1所示，到2012年为止，我国油气管道总里程已超9万公里[6]1，随着新粤浙、陕京四线和西气东输四线的建设，我国将进入天然气管线干道集中建设期。据相关机构预计，截止到2015年，油气管道总长度将达15万公里左右[7]，这一高速的增长趋势迫切要求我们重视管道建设及管理。..........1.2国内外研究现状美等强国对管道风险评估，剩余强度评价，后果评估和维修策略研究等方面，已有较为完善的研究体系，推动世界各国在该领域的不断深入。20世纪70年代，发达国家兴建的油气管道大部分进入老龄化阶段[13]，事故频发，管道管理成为各国学者争先研究的一大难题。此时，

4、美国率先借鉴经济学和其他工业领域的风险评价技术，逐步建立起油气管道风险评价体系和各种有效的评价方法，由安全管理向风险管理过渡，由定性分析向定量分析转化[14]。如1985年美国哥伦布（BattelleColumbus）研究院发表了《风险调查指南》，在管道风险分析方面运用了评分法[15]。1992年，美国海湾出版社出版了uhbauer所著的《管道风险管理手册》，详细描述了管道风险评估模型和各种评价方法，是美国在前20年开展油气管道风险评价技术研究工作的成果总结，为世界各国普遍接受且作为开发风险评价软件的唯一依据。该书在1996年再版时增加了约三分之一的篇幅介绍不同条件

5、下的管道风险评价修正模型,并在风险管理部分补充了成本与风险关系的内容，使该书更具实际指导意义[16]。之后分别于八年后和十年后再版，向内引入穿越类型等评估模型进行改善。目前，这本书已经成为世界各国开展油气管道风险评价研究工作的指导性标准[17]。加拿大是从20世纪90年代初开始油气管道风险评价和风险管理技术方面的研究工作。1993年，在加拿大召开的管道寿命专题的研讨会上，针对开发管道风险评价准则、开发管道数据库、建立可接受的风险水平、开发风险评价工具包和开展风险评价教育等研究课题达成共识[18]。1994年政府成立了能源管道风险评价指导委员会,促进风险评价和管理技术

6、实现[19]；1995年NeoCorr工程公司开发出CMI管道风险评价软件，并成功应用于加拿大的多家石油公司和管道输送公司的风险评价；C-FER公司研制开发出管线维护和检测的风险分析软件包（PIRAMID），用于分析管线的失效概率、失效后果和总风险计算[20]。............2相关理论综述2.1管道事故主要因素管道事故主要因素包括以下7类：（1）管材质量，主要指强度降低。（2）制管质量，指螺旋焊管造成的制管缺陷。（3）内外腐蚀，主要指管道腐蚀穿孔或应力腐蚀开裂。（4）超压，主要指管内压力大于设计允许压力，一般由下游站的误操作和水击引起。（5）第三方破坏，主

7、要指第三方在管道附近从事其它活动可能造成管道意外损伤。（6）施工质量，主要是施工中的焊接缺陷和施工损伤。（7）自然环境灾害，主要包括地震、滑坡和洪水等。内外腐蚀、超压、第三方破坏是随着时间推移而不断变化发展的，管材质量、制管质量、施工质量因其在管道建成后就己经存在，通常情况下没有太大的变化，可以称之为不变因素，容易诱发管道初期事故，而可变因素主要在管道使用的中、末期诱发事故，自然环境灾害一般由非人为因素造成。因此针对不同时期的管道，侧重点不同，这样才能有效的提高管道实际评价的准确性和实用性。[58].........2.2不同时期管道划分大量历史数据表明，管道风