CN105527220A - 内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法 - Google Patents

Abstract

一种内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法，包括以下步骤：在待测管路中接入短节组，短节组包括依次串接的多个与待测管路相同材质及相同型号的短节，每节短节的长度与待测管路外径的长度相同；在待测管路上对应于上述短节组并接设置旁通管路；定期对不同短节进行拆装，将短节上的腐蚀缺陷进行点蚀深度和点蚀最大宽度的纵向投影和截面投影；根据管道腐蚀标准DNV-RP-F101进行许用最大压力评估。对内压载荷的腐蚀缺陷管线做出较准确的许用最大压力评估，根据评估结果可以更好的对易造成泄漏等高风险管线进行提前更换，避免因使用压力超过服役管线最大许用压力而造成的停产、原油泄漏等问题。

Description

内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法

技术领域

本发明涉及管路安全评估的技术领域，具体说是一种内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法。

背景技术

随着石油天然气等行业的发展，原油管线等内压载荷管线在长期服役中受到大气、土壤以及内部介质等多种腐蚀因素的影响，管线出现各式各样不同程度的腐蚀和缺陷，而腐蚀和缺陷的存在影响管线材质的承压能力，在受到腐蚀和缺陷影响后的管线许用压力将小于材质的最大承压能力，使服役管线存在使用风险。而如何避免生产使用压力超过服役管线所许用最大压力从而造成停产、原油泄漏等问题是我们研究的重点课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:

本发明的内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法，包括以下步骤：在待测管路中接入短节组，短节组包括依次串接的多个与待测管路相同材质及相同型号的短节，每节短节的长度与待测管路外径的长度相同；在待测管路上对应于上述短节组并接设置旁通管路；定期对不同短节进行拆装，将短节上的腐蚀缺陷进行点蚀深度和点蚀最大宽度的纵向投影和截面投影；根据管道腐蚀标准DNV-RP-F101进行许用最大压力评估。

本发明还可以采用以下技术措施：

短节和短节之间采用法兰固定，短节组两端和待测管路之间采用法兰固定，与短节组两端相连的待测管路中分别设置阀门；旁通管路与待测管路间采用法兰固定，旁通管路两端分别设置阀门。

内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法，其特征在于：DNV-RP-

F101方法是由英国燃气公司BG和挪威船级社DNV于1999年联合颁布的管道腐蚀标准中的许用应力法。

DNV-RP-F101方法包括以下步骤：

A、以下列环向角构成一系列纵向投影线：以度为单位，其中t是设计壁厚，D为公称直径；

B、同时参照所有纵向投影线，即将拆装下短节的内外部缺陷对照各条纵向投影线，如果缺陷位于纵向投影线间构成的区间内，则应将缺陷投影到当前区间对应的投影线上；

C、在缺陷的重叠部分，将各缺陷组合成一个复合缺陷，以组合的长度和最深的缺陷的深度作为该复合缺陷的长度和深度，如果这个复合缺陷是由管路内和管路外的缺陷叠加形成的，则此复合缺陷的深度是管路内缺陷和管路外缺陷最大深度之和；

D、计算每个缺陷的受腐蚀的管路许用压力直到第N个缺陷，对每个缺陷或复合缺陷按单个缺陷处理：

$Pi=\frac{\[2tUTS(1-\frac{d}{t})\]}{\[(D-t)(1-\frac{d}{tQ})\]}$

其中

式中，Pi是失效压力；UTS为极限拉伸强度；t是设计壁厚；d腐蚀坑深度；D公称直径；Q是组成相互作用缺陷群体的独立缺陷的长度修正系数；

E、计算相邻缺陷所有组合的组合长度，缺陷n-m的总长度由如下公式给出:

$l_{nm}=\underset{i=n}{\overset{i=m-1}{\Σ}}(l_i+S_i)n,m=1,......,N;$

式中l_nm代表缺陷n-m的总长度；l_i代表缺陷的最大直径；S_i代表相邻缺陷的距离；

F、按如下公式计算从n-m所有相互作用缺陷形成的组合缺陷的有效深度；

$l_{nm}=lm+\underset{i=n}{\overset{i=m-1}{\Σ}}(l_i+S_i)d_{nm}=\underset{i=n}{\overset{i=m}{\Σ}}{d}_i{l}_i/l_{nm})$

G、在单个缺陷公式中用l_nm和d_nm计算从n-m的组合缺陷的腐蚀管道的许用压力P_nm。

$P_{nm}=\frac{\[2tUTS(1-\frac{d_{nm}}{t})\]}{\[(D-t)(1-\frac{d_{nm}}{{\mathrm{tQ}}_{nm}})\]},(i=1,2,......,N)$

$Q_{nm}=\sqrt[2]{1+0.31{\left(\frac{l_{nm}}{\sqrt{Dt}}\right)}^2};$

H、对当前投影线的腐蚀管路许用压力按当前投影线上所有单个缺陷(P₁-P_N)和所有的缺陷组合的最小失效压力Pnm取：

P_f＝min(P₁，P₂，P₃，......，P_N，P_nm)。

本发明具有的优点和积极效果是:

本发明的内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法中，在待测管路上用法兰安装相同材质以及相同尺寸的短节，并标记为1……n，短节的个数根据实际需求设定，短节长度与管线外径D相等；定期对短节进行拆装，同时在短节两端靠外侧安装旁通管路，短节定期在线拆装时可确保生产的正常运行；拆装后短节上的腐蚀缺陷根据管道腐蚀标准中的许用应力法DNV-RP-F101分为单个缺陷、相互作用缺陷和复杂形状缺陷三种类型，将缺陷进行点蚀深度和点蚀最大宽度进行纵向投影和截面投影，根据管道腐蚀标准中的许用应力法DNV-RP-F101进行评估计算。对内压载荷的腐蚀缺陷管线做出较准确的许用最大压力评估，根据评估结果可以更好的对易造成泄漏等高风险管线进行提前更换，避免因使用压力超过服役管线最大许用压力而造成的停产、原油泄漏等问题。

附图说明

图1是本发明的内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法中纵向投影线的示意图；

图2是本发明的内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法中重叠的内外部缺陷投影到单一投影线的示意图；

图3是本发明的内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法中相邻缺陷组合的示意图；

图4是本发明的内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法中短节和旁通管路的安装结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。

本发明的内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法，包括以下步骤：在待测管路1中接入短节组，短节组包括依次串接的多个与待测管路相同材质及相同型号的短节2，每节短节的长度与待测管路外径的长度相同，例如每个短节的长度为amm，而管路外径的长度也为amm；在待测管路上对应于上述短节组并接设置旁通管路3，短节定期在线拆装时可确保生产的正常运行；定期对不同短节进行拆装，拆装后短节上的腐蚀缺陷根据管道腐蚀标准中的许用应力法(DNV-RP-F101)分为单个缺陷、相互作用缺陷和复杂形状缺陷三种类型，将短节上的腐蚀缺陷进行点蚀深度和点蚀最大宽度的纵向投影和截面投影；根据管道腐蚀标准DNV-RP-F101进行许用最大压力评估。

在实际应用中需按照图4进行相应的安装。在主管路上安装n个相同材质以及相同尺寸的短节，短节材质、壁厚与待测管路完全相同，分别计数标记为1号短节、2号短节、3号短节…n号短节，n不小于1，短节的个数根据实际需求设定，短节长度与管线外径D相等；根据现场状况，固定以一年为周期对1号短节进行拆装，在拆装过程中需打开旁通，确保不影响正常生产，拆装后将短节带回，进行腐蚀管路许用最大压力评估。如短节为多节连接，可对后续短节分别进行5年或10年等不同周期进行拆装。

短节和短节之间采用法兰4固定，短节组两端和待测管路之间采用法兰固定，与短节组两端相连的待测管路中分别设置阀门5；旁通管路与待测管路间采用法兰固定，旁通管路两端分别设置阀门。

内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法，其特征在于：DNV-RP-F101方法是由英国燃气公司BG和挪威船级社DNV于1999年联合颁布的管道腐蚀标准中的许用应力法。

DNV-RP-F101方法包括以下步骤：

A、如图1所示，以下列环向角构成一系列纵向投影线：以度为单位，其中t是设计壁厚，D为公称直径；其中箭头方向为投影方向，方框即为包容缺陷的框，间距为Z的平行直线为纵向投影线；

B、如图2所示，同时参照所有纵向投影线，即将拆装下短节的内外部缺陷对照各条纵向投影线，图中方框即为包容缺陷的框，如果缺陷位于纵向投影线间构成的区间内，则应将缺陷投影到当前区间对应的投影线上；图中d为腐蚀坑深度，t为设计壁厚，s为腐蚀坑之间的距离；

C、在缺陷的重叠部分，将各缺陷组合成一个复合缺陷，以组合的长度和最深的缺陷的深度作为该复合缺陷的长度和深度，如果这个复合缺陷是由管路内和管路外的缺陷叠加形成的，则此复合缺陷的深度是管路内缺陷和管路外缺陷最大深度之和；

D、计算每个缺陷的受腐蚀的管路许用压力直到第N个缺陷，对每个缺陷或复合缺陷按单个缺陷处理：

$Pi=\frac{\[2tUTS(1-\frac{d}{t})\]}{\[(D-t)(1-\frac{d}{tQ})\]}$

其中

式中，Pi是失效压力；UTS为极限拉伸强度；t是设计壁厚；d腐蚀坑深度；D公称直径；Q是组成相互作用缺陷群体的独立缺陷的长度修正系数；

E、如图3所示，计算相邻缺陷所有组合的组合长度，缺陷n-m的总长度由如下公式给出:

$l_{nm}=\underset{i=n}{\overset{i=m-1}{\Σ}}(l_i+S_i)n,m=1,......,N;$

式中l_nm代表缺陷n-m的总长度；l_i代表缺陷的最大直径；S_i代表相邻缺陷的距离；

F、按如下公式计算从n-m所有相互作用缺陷形成的组合缺陷的有效深度；

$l_{nm}=lm+\underset{i=n}{\overset{i=m-1}{\Σ}}(l_i+S_i)d_{nm}=\underset{i=n}{\overset{i=m}{\Σ}}{d}_i{l}_i/l_{nm})$

G、在单个缺陷公式中用l_nm和d_nm计算从n-m的组合缺陷的腐蚀管道的许用压力P_nm。

$P_{nm}=\frac{\[2tUTS(1-\frac{d_{nm}}{t})\]}{\[(D-t)(1-\frac{d_{nm}}{{\mathrm{tQ}}_{nm}})\]},(i=1,2,......,N)$

$Q_{nm}=\sqrt[2]{1+0.31{\left(\frac{l_{nm}}{\sqrt{Dt}}\right)}^2};$

H、对当前投影线的腐蚀管路许用压力按当前投影线上所有单个缺陷(P₁-P_N)和所有的缺陷组合的最小失效压力P_nm取：

P_f＝min(P₁，P₂，P₃，......，P_N，P_nm)。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法，其特征在于，包括以下步骤：在待测管路中接入短节组，短节组包括依次串接的多个与待测管路相同材质及相同型号的短节，每节短节的长度与待测管路外径的长度相同；在待测管路上对应于上述短节组并接设置旁通管路；定期对不同短节进行拆装，将短节上的腐蚀缺陷进行点蚀深度和点蚀最大宽度的纵向投影和截面投影；根据管道腐蚀标准DNV-RP-F101进行许用最大压力评估。

2.根据权利要求1所述的内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法，其特征在于：短节和短节之间采用法兰固定，短节组两端和待测管路之间采用法兰固定，与短节组两端相连的待测管路中分别设置阀门；旁通管路与待测管路间采用法兰固定，旁通管路两端分别设置阀门。

3.根据权利要求2所述的内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法，其特征在于：DNV-RP-F101方法是由英国燃气公司BG和挪威船级社DNV于1999年联合颁布的管道腐蚀标准中的许用应力法。

4.根据权利要求3所述的内压载荷的腐蚀缺陷管路许用最大压力的在线评估方法，其特征在于：DNV-RP-F101方法包括以下步骤：

A、以下列环向角构成一系列纵向投影线：以度为单位，其中t是设计壁厚，D为公称直径；

B、将拆装下短节的内外部缺陷对照各条纵向投影线，如果缺陷位于投影线构成的区间内，则应投影到当前的投影线上；

C、在缺陷的重叠部分，将各缺陷组合成一个复合缺陷，以组合的长度和最深的缺陷的深度作为该复合缺陷的长度和深度，如果这个复合缺陷是由管路内和管路外的缺陷叠加形成的，则此复合缺陷的深度是管内缺陷和管外缺陷最大深度之和；

D、计算每个缺陷的受腐蚀的管路许用压力直到第N个缺陷，对每个缺陷或复合缺陷按单个缺陷处理：

$Pi=\frac{\[2tUTS(1-\frac{d}{t})\]}{\[(D-t)(1-\frac{d}{tQ})\]}$

其中

式中，Pi是失效压力；UTS为极限拉伸强度；t是设计壁厚；d腐蚀坑深度；D公称直径；Q是组成相互作用缺陷群体的独立缺陷的长度修正系数；

E、计算相邻缺陷所有组合的组合长度，缺陷n-m的总长度由如下公式给出:

$l_{nm}=\underset{i=n}{\overset{i=m-1}{\Σ}}(l_i+S_i)n,m=1,......,N;$

F、按如下公式计算从n-m所有相互作用缺陷形成的组合缺陷的有效深度；

$l_{nm}=lm+\underset{i=n}{\overset{i=m-1}{\Σ}}(l_i+S_i)d_{nm}=\underset{i=n}{\overset{i=m}{\Σ}}{d}_i{l}_i/l_{nm})$

G、在单个缺陷公式中用l_nm和d_nm计算从n-m的组合缺陷的腐蚀管道的许用压力P_nm。

$P_{nm}=\frac{\[2tUTS(1-\frac{d_{nm}}{t})\]}{\[(D-t)(1-\frac{d_{nm}}{{\mathrm{tQ}}_{nm}})\]},(i=1,2,......,N)$

$Q_{nm}=\sqrt[2]{1+0.31{\left(\frac{l_{nm}}{\sqrt{Dt}}\right)}^2};$

H、对当前投影线的腐蚀管路许用压力按当前投影线上所有单个缺陷(P₁-P_N)和所有的缺陷组合的最小失效压力Pnm取：

P_f＝min(P₁，P₂，P₃，……,P_N，P_nm)。