多目标决策优化法在长输管道选材的应用.pdf

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1、第35卷第6期煤气与热力Vol_35No．62015年6月GAS&HEATJun．2015多目标决策优化法在长输管道选材的应用陈霈佳，马鸿敬，赖建波，柴飞，赵国强，王蕾，黄硕鑫，郭莉辉(中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300074)摘要：应用多目标决策优化法对长输管道工程选材中各方案的定性指标进行量化分析，得出最优方案。关键词：多目标决策优化法；长输管道；选材；决策矩阵；优属度中图分类号：TU996．7文献标志码：B文章编号：1000—4416(2015)06—0A29—052工程背景内蒙古乌海市海南区焦炉煤气综合利用节能减排项目中乌海至银川焦炉煤气输气管道工程为焦

2、炉煤气混氢气长输管道，其输送介质为焦炉煤气与纯度99％的氢气混合气体，输送距离为217km。通过研究此类介质在高压输送条件下对管材的影响，确定了强度、韧性、可焊性和耐腐蚀性为此类管道选材最重要的质量控制指标j。①强度强度主要是指钢管的最低屈服强度(SMYS)，它是管道最基础的设计参数之一。钢管强度主要是t曲嘲鲧静敏1I9娩黛王本指屈服强度和抗拉强度。屈服强度表示材料抵抗塑科，从事渣气储运枞市燃气设计二I：作性变形的能力。一般情况下，屈服强度越高，材料强1概述度越高，韧性就越低。设计计算时一般采用钢管的在长输管道的设计过程中，合理选择管道材料最低屈服强度；抗拉强度是指材料在拉断

3、前所承受是十分重要的，一旦管材选择不当发生事故将会造的最大应力。为保证钢管使用的安全性，可以采用成重大经济损失和社会影响。长输管道选材的基本屈强比和包申格效应值两个指标对管材的质量进行原则是要保证钢管的选用符合管道设计、使用要求、控制。施工要求，保证钢管的适用性、安全性和经济性，即a．屈强比从材料的使用性、工艺性、安全性和经济性4个方面屈强比为屈服强度与抗拉强度的比值，表示材考虑。当各方案的定性指标间出现相互影响、相互料塑性变形的能力。在很多管道用钢管的技术规范交叉时，很难综合各定性指标对各方案进行整体评中对材料的屈强比进行了限制规定，一般在0．85～价。在这种情况下，我们可

4、以采用多目标决策优化0．93范围内。方法从中选择最优方案。b．包申格效应值收稿日期：2015—02—04；修回日期：2015—04—15·A29·第35卷第6期煤气与热力包申格效应是材料的塑性力学现象，描述包申中氢的扩散，会降低热影响区的韧性和增加对裂纹格效应大小的值称为包申格效应值，一般为40～5O的敏感性。MPa，个别达到70MPa。因此，为保证焊管成品的屈④耐腐蚀性服强度达到技术标准的要求，钢板的屈服强度应留管材的耐腐蚀性主要考虑输送介质的腐蚀。输有足够的余量，以弥补包中格效应对钢管屈服强度送介质的腐蚀破坏形式主要有4种：应力腐蚀破坏的影响。一般规定，钢板应比钢管高一个

5、等级，或者(SCC)、氢致开裂(HIC)、硫化物应力腐蚀开裂(SS．在该级别钢的SMYS的基础上提高40～50MPa。CC)和硫化氢脆(SSC)。②韧性a．应力腐蚀破坏韧性指金属材料在塑性变形和断裂过程中吸收应力腐蚀破坏是除了硫化氢破坏以外的各种因的能量，它是影响输气管道安全可靠性的主要因素素引起的应力腐蚀破坏总称。应力腐蚀破坏涉及3之一。对管材韧性技术要求包括两个方面：一是确个方面的因素：敏感材料(合金成分、微观组织)、应保不发生脆性断裂；二是断裂后在一定管长内止裂。力和敏感环境(介质成分、浓度、温度等)。相关研目前，随着冶金技术的发展，脆性断裂事故基本可以究表明，溶解和渗

6、氢是这类应力腐蚀裂纹扩展的主得到控制，经常发生的是延性断裂事故。根据对管要原因。材韧性的研究，得出当管材的冲击韧性确定后，管径防止这类应力腐蚀破坏的主要措施是提高防腐越大、管壁越厚，管道的抗断裂性性能越好；管材的涂层质量，隔绝土壤对管体的腐蚀，降低焊管的残余冲击韧性在一定范围内，冲击韧性值越高，抗缺陷能应力。力越高。当管材的冲击韧性高至某一确定值时，韧b．氢致开裂性的提高对管材的抗断裂性性能不产生明显影响。氢致开裂是输气管道失效的主要模式之一，其钢管的韧性指标应满足以下两个条件：产生的原因是硫化氢溶液中产生的氢原子通过金属a．在最低操作温度下，落锤撕裂试验(DWqq')表面深

7、入基体内部；氢原子在金属内部沿轧制方向的剪切面积的百分比大于85％，管道一般不会发生在非金属夹杂物和晶体缺陷等处聚集，并结合成氢脆性失稳扩展；分子，产生巨大的内压力。HIC的影响因素包括环h．做夏比V型缺口冲击试验，最新研究结果认境因素和材料因素。环境因素主要包括HS浓度、为，在最低操作温度下，输气管道的夏比冲击功在限pH值、CO：浓度、温度等；材料因素主要有化学成定值以上，则可控制延性失稳断裂I』。夏比冲击功分、非金属夹杂物和显微组织。限定值计算式：提高管线钢材抗HIC能力的主要措施包括：一：。是提高