腐蚀管道的可靠性分析计算文献综述

 2023-08-03 03:08

文献综述(或调研报告):

1.理论性研究

随着时代发展,进行可靠性研究时遇到的情况越来越复杂,研究方法当然也需要推陈出新。Caleyo[1]团队就应用了一种新的扩展概率分析框架对管道的可靠性进行综合性评估,并且采用了多种不同模型和算法进行比较分析,说明了这些模型和算法的适用情况。陈凯[2]研究了复杂结构下的失效概率模型,证明了多代理集成模型比传统的单代理模型效率要高很多,并且计算得代价要低很多。

除了研究方法的更新,他们的研究结论一样是可以借用的,例如李铁钧[3]指出油气管道的腐蚀分内/外腐蚀两种,其中内腐蚀为管道介质与管道钢发生化学反应而引起的腐蚀。外腐蚀为地质应力、微生物细菌、交流电、土壤环境(含水和氯离子)等作用下的单独或者交互影响而造成的管网腐蚀。郭文军[4]指出腐蚀管道主观影响因素在不同时间段是成动态变化的,其中短期类缺陷深度是主要影响因素。而从长远来看,腐蚀速率会起主要作用。李增亮、陈猛[5]研究发现,当缺陷长度小于一定值时,随着缺陷长度的增加,腐蚀管道所受的等效应力会随之增加,而一旦缺陷长度突破这一限制,腐蚀管道所受到的等效应力趋于某一恒定值。

还有一些方法是从别的理论推演而来的,例如灰色理论研究法。灰色理论是一门研究信息部分清楚、部分不清楚并带有不确定性现象的应用数学学科,汤东亚等[6]采用了灰色理论对腐蚀管道进行了寿命预测分析,最终发现灰色理论方法的优点在于样本数量较少时就可以建立灰色模型进行预测,当样本数据增加时就能够建立可更新的预测模型,这样会使得预测结果更加准确。

2.分析实例

对于腐蚀管道分析来说,通常是为了确定已经工作了一段时间的管道现在的可靠性如何以及剩余寿命是多少,在分析之前可以通过对研究管道周围的环境进行采样调查并且在相似环境下进行实验研究。颜永玲[7]就是选取了W-Q线路天然气管道的段进行了采样调查,并且选取了多段样管进行了填埋实验用于收集数据,她采用了退化轨道模型对缺陷的扩张进行建模,采用贝叶斯算法进行计算,运用马尔科夫链蒙特卡罗积分方法(MCMC)进行验证,最终得出腐蚀管道的可靠性以及剩余寿命。吴迪[8]采用MCMC方法与蒙特卡罗法对比建模的方法,通过比较分析结果选出比较适合的模型,并且指出维修的最佳周期,帮助减少不必要的经费浪费。王利航[9]基于 B31G 准则建立了管道失效的极限状态方程,并对该方程进行了 Monte-Carlo 模拟试验和一次二阶矩的计算, 得到管道在不同年限的可靠度。 以API 579 标准推荐的目标可靠度为依据,判断管道的失效时间,最后使用有限元方法来校核结果。

曹乃宁[10] 采用极值分布理论建立埋地腐蚀管道剩余寿命预测模型,估计整条运行管道的可能最大腐蚀深度值,考虑了腐蚀管道检测腐蚀深度数据的偶然性来预测管道剩余寿命,并且利用马尔科夫蒙特卡洛模拟对该预测模型参数进行估计,避免了一般线性拟合所求参数的出现的误差,保证了预测结果的精度。利用可靠性理论建立预测模型,该模型考虑了管道各随机因素对腐蚀的影响,利用蒙特卡洛法对管道失效概率进行多次模拟,精确的预测出均匀腐蚀管道的剩余寿命。以极值分布与结构可靠性理论模型预测结果为基础,从安全性和经济性两方面考虑,对辽宁某油气管道的埋地管道进行剩余寿命预测。

孙春梅[11] 基于可靠性分析方法的基本理论,建立了腐蚀管道失效的极限状态函数,采用 Monte Carlo 方法,综合考虑管道缺陷尺寸、材料特性、载荷等不确定性因素的影响,对腐蚀管道各随机参数进行了灵敏度分析,揭示了腐蚀深度和径向腐蚀速率是影响管道可靠性的两个关键因素。

当然也可以使用其他方法进行分析,韩文海[12]采用有限元分析软件Abaqus建立单点腐蚀管道的非线性有限元分析模型,研究了腐蚀参数(包括腐蚀长度、腐蚀深度和管道钢材强度等)对海底管道极限内压承载力的影响,并且采用数学模型进行对比分析。艾志久等人[13]采用ANSYS-Workbench软件对含外缺陷腐蚀管道进行建模仿真,分析管道在不同腐蚀缺陷参数下的等效应力,利用EXCEL得出腐蚀参数与等效应力关系曲线图,并且对管道的可靠性进行了预测。张旭昀[14]采用有限元法,结合大庆油田六厂的实际工况,模拟不同腐蚀缺陷下缺陷长度、宽度及深度等因素对埋地管道失效的影响,以管道实测缺陷为依据,用ANSYS计算管道剩余强度,根据失效准则并结合实测数据计算腐蚀管道的剩余寿命。何文德[14]结合现有文献研究给出了包括模型误差因子、完整管道的失效压力和剩余强度因子三个参数的腐蚀管道的破裂压力估计概率模型,经研究发现管道失效压力的PCORRC模型具有较高的置信指数,适用于腐蚀管道建模。

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