输送管道失效机理及其故障树分析

《输送管道失效机理及其故障树分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、《机械零件失效分析》学院:专业班级:姓名：学号:输送管道失效机理及其故障树分析输送管道已经成为现代社会小一种重要的基础设施，是除公路、铁路、水运和航空以外的第五大运输方式，在市政、交通、水利、输油、输气等工程中得到了广泛的应用(如西气东输、西油东送、南水北调等工程)，在社会生产和生活中发挥着举足轻重的作用。尤其是输送管道不仅提高了运输效率，而口还降低了运输成木，在现代化建设屮发挥着越来越大的作用。然而输送管道在运行过程中，受到内外腐蚀、工况条件变化、外界干扰以及第三方破坏的影响，致使部分管道发生失

2、效，严重影响着运输效率和运输安全。1输送管道目前存在的主要问题及失效形式到目前为止，我国已建成油气输送管道4・3万km,其中天然气干线管道2.4万km。已形成纵横东曲、贯通南北、连接海外的管道网。到2020年，油气输送管道干线将达8万km,其中天然气管道干线将达到5万km。目前管道建设趋向于长距离、大口径、大输量、高压力、高钢质。施工质量与水平逐年提高，保证了管道运行的安全。近年来，我国输送管道建设如火如荼，据专家预计，未来10年我国将实现汽油、柴油、煤油等成品油全部利用管道进行输送。欲要完成上述

3、目标，平均每年都要新建2万km的管线，我国油气管道建设将会迎來新的高潮。11存在的问题及影响因素虽然我国对于输送管道的施工水平和施工工艺有了长足的进步和发展，但我国输送管道目前仍存在以下问题：(1)管网老化，管材低劣，施工技术相对落后；(2)管材混杂，管网超负荷运行；(3)破损频繁。漏失严重，输流能力不足。防腐措施失效的主要影响因素(1)环境评价不科学，包括土壤腐蚀性评价不准确、杂散电流影响评价不准确和土壤分类方法不科学。(2)腐蚀监测不力，包括在线监测水平低和现场实地检测频率低。(3)材料品种性

4、能差，包括防腐层材料性能差、内涂层组分配比不当以及缓蚀剂品种有限等。(4)施工质量差，包括外防腐层和内涂层预制、现场补口和阴极保护施工等质量差。(5)标准规范有缺陷。标准规范是强制执行的，标准小存在的错谋将造成设计、施工及维护管理等多方面的错误，影响防腐措施的效果。(6)土壤的破坏性，包括土壤应力、地下水位变化、土壤屮硬物压迫及土壤中硫酸盐还原菌(SRB)等的破坏。(1)管道运行工况不当，包括温度过高、流速过快、气体压力过低及管内壁状况差等。(2)第三方破坏包括行人、耕作机具、外部工程的破坏，管道

5、与其他金属搭接，杂散电流与干扰，绝缘法兰干扰等。1.2主要的失效类型输送管道的主要失效形式为开裂和穿孔。失效破坏主要有以下3种类型：(1)环向断裂。主要是由于纵向应力引起，受到切向摩擦力，纵向弯曲应力、温差导致拉伸应力造成的；(2)主要是由于环向应力引起，受到内部工作压力、竖向文章编号:1672-545X(2010J09-0168—04荷载引起的截面内弯曲应力造成的；(3)接头损坏。由于地而不均匀沉降，造成刚性接口渗漏，温度引起的收缩。导致接头拔出，承插口处接口松脱，发生泄露事故。2失效机理分析2

6、.1埋地管道失效的直接原因输送管道结构失效，最终可以归结为“荷载效应”和“结构抗力”这两方而。直接或间接作用在埋地管道上的荷载，主要冇管道结构自重、覆土荷载、流体重力等恒载以及交通荷载、地而堆载、温度荷载、管道内压、上浮荷载、地震荷载等活荷载。这些荷载引起管道发主变形、产生应力、导致裂纹扩展。而且随着管道服役吋间的增长，由于管道周围土体可能产生不均匀沉降或造成管道悬空，导致管道纵向弯曲应力增加，需水量提高，导致供水压力提高等原因，管道所受荷载会比设计之初有所增加；另一方面，随着管道服役时间的增长，

7、金属管道不断腐蚀、塑料管道逐渐老化、裂纹逐步扩展等因素，将导致管道材料抗力逐步下降。因此“荷载效应”的增加和“结构抗力”的衰退，是导致绝大多数埋地管道失效的最直接原因。2.2失效过程的三个阶段输送管道的失效过程，可以划成以下3个阶段：使用初始阶段(埋设完成Z后的3—5年之内)、正常使用阶段和失效老化阶段。经历了一个类似人的生命历程，即幼年期、中年期和老年期。(1)在管道埋设完成之后的前儿年(幼年期)，一些施工的缺陷很容易在这一阶段爆发出來，失效的风险率大；（2）到使用期（中年期或壮年期），也是3个

8、阶段屮，持续时间最长的阶段，失效风险率维持在较低的水平上，但实际上该阶段一些损伤止在逐步积累，性能逐渐退化，然而由于设计上考虑了足够的安全裕度，管道并没有在这个阶段出现广泛的失效。只是降低管道的安全裕度而已；（3）到老化期（老年期），损伤累积导致抗力衰退到一定程度，无法抵抗外部荷载作用，失效风险率又逐渐捉高。2・3失效与时间过程的。浴盆”曲线如果经过维修、加固等措施，失效风险率乂会有所下降。结构失效风险率与时间过程的关系曲线如图1所示，因其形似浴盆，称之为“浴盆”曲线。与失效风险率