含有单个腐蚀缺陷的海底管道剩余强度评估.pdf

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1、第37卷第4期石油工程建设27★★★★亭_'(★估李国辉，闰术明，尤伟星(中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000)摘要：在恶劣的海洋环境条件下．海底管道不可避免会发生腐蚀损伤，严重时将引起管道断裂．造成原油泄漏，进而导致严重的环境污染和巨大的经济损失，因此，有必要对管道剩余强度进行评估以保证其安全运营。文章介绍DNV～RP—F101规范中关于含有单个腐蚀缺陷的海底管道剩余强度的评估方法，然后利用该规范中的评估方法对某一运行了37年的在役海底管道进行剩余强度评估，发现许用应力法得到的结果比安全系数法的更保守。

2、关键词：海底管道：剩余强度；腐蚀：评估中图分类号：TE973．92文献标识码：A文章编号：1001—2206(2011)04—0027—040引言(DNV)合作开发了对含有腐蚀缺陷的管道进行评随着海洋资源开发的深入发展，海底管道在估的规范(DNV—RP—F101)，并于2004、2010年海洋工程中占据越来越重要的地位。在世界各海对该规范进行了更新。该规范不但可以用于只有域铺设了无数条各种类型、各种管径、纵横交错内压作用下的腐蚀缺陷评估，而且还可以用于内的海底管道，大多数管道都已进入了中后期服役压和纵向压应力组合作用下的

3、腐蚀缺陷评估。该阶段，管道因腐蚀造成的破坏可能会不断出现，规范适用的腐蚀缺陷类型有管道的内外表面腐蚀、给安全、经济和环境等带来了巨大威胁，因此必焊缝腐蚀、环向焊缝腐蚀、相互作用腐蚀缺陷群须对在役的管道进行合理的剩余强度评估以保证以及由于打磨修理引起的缺陷。该规范包含对单其安全运营。个腐蚀缺陷、相互作用腐蚀缺陷和复杂形状腐蚀目前，具有代表性的管道剩余强度评估的规缺陷的管道剩余强度评估。本文只介绍关于单个￥羊￥羊范有API579[11、ASMEB31G[21和DNV—RP—F10l131，腐蚀缺陷的管道剩余强度评估，相互作用

4、腐蚀缺API579和ASMEB3lC主要用于评估陆上管道的陷和复杂形状腐蚀缺陷的评估参见参考文献[3]。剩余强度，DNV—RP—F101主要用于评估海底管道腐蚀缺陷作为单个独立的腐蚀缺陷处理必须的剩余强度。我国也相继颁布了几个关于腐蚀管满足下列条件之一：道剩余强度的评估规范，但基本上是参照以上三(1)相邻腐蚀区的环向角西／(。)：种规范制订的。虽然陆上管道剩余强度评估取得了厂_一定的进展ol，但是关于海底管道剩余强度评估>360VD的研究还较少，主要依据国际上普遍采用的DNV—式中——未腐蚀海底管道的壁厚／mm：RP—F

5、IO1规范进行评估，该规范的评估方法有分项D——海底管道名义外径／mm。安全系数法和许用应力法。本文主要介绍这两种评(2)相邻腐蚀区的纵向间距s／mm：估方法，并对在役管道进行剩余强度评估，为实际s>2(2)工程中的海底管道的剩余强度评估提供参考。图1是单个腐蚀缺陷尺寸定义示意，其中Z、1DNV—lip—F101评估方法Z为缺陷长度，d、d为缺陷深度。1．1关于单个腐蚀缺陷的判据根据腐蚀区尺寸的不同可以分为纵向腐蚀和1999年，英国燃气公司(BG)和挪威船级社环向腐蚀。纵向腐蚀是指腐蚀区沿管道轴线的长石油工程建设力，管道

6、在内压和纵向压应力组合作用下产生的纵园⋯线向腐蚀缺陷的许用压力(MPa)由下式给出：⋯尸l呷=rI12tL(1一(d,it)匿．腐蚀区2H1(6)(D-t)fl-)dI十—Ifl]—]]：—jfi二互二：螽~'．TuLfirH—(7)卜赢二匝度大于宽度的腐蚀，反之则为环向腐蚀。DNV—RP—FIO1规范包含两种海底管道剩余强度的评估方法，即分项安全系数法和许用应力法。(8)1．2分项安全系数法一(9)分项安全系数法基于DNV—OS—FIO1《海底管道系统》_l11的安全准则，考虑腐蚀深度和材料性质(10)的不确定性因素，

7、进而给出用于确定腐蚀管道的许用操作压力的概率校准方程，这些方程基于载荷和=1一粤(11)抗力系数设计方法(LRFD)。式中日——纵向压应力系数；1．2．1只有内压作用下的纵向腐蚀评估纵向应力系数：含腐蚀缺陷的海底管道在只承受内压荷载作用。——环向面积折减系数；下的许用压力(MPa)由下式给出：r，_外部荷载产生的名义纵向应力／MPa；——轴向力在管道名义壁厚上产生的一(D一￡)(鉴1_j(3)纵向应力／MPa：『__弯矩在管道名义壁厚产生的纵其中：向应力／MPa：腐蚀区环向长度与管道名义外周长的Q=Vl+0．31(击)(

8、4)比，0=c／(D)；(d)=(d,it)+Std[d,it](5)c——腐蚀区环向长度／mm。式中r——纵向腐蚀模型的分项安全系数；1．2．3内压和纵向压应力组合作用下的环向腐蚀评估——最小拉伸强度／MPa；．管道在内压和纵向压应力组合作用下产生的环r腐蚀区深度的分项安全系数；向腐蚀缺陷的许用压力～．(MPa)由