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含局部減薄缺陷X80長輸管線的安全評定

文檔作者：李思嘉王杰文檔來源：中國石油大學(xué)(北京) 機(jī)械與儲運(yùn)工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月03日
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2第01443年卷第1月1 期 當(dāng) 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
VO]．43． NO．1
January，2014
含局部減薄缺陷X80長輸管線的安全評定
李思嘉，王杰
(中國石油大學(xué)(北京) 機(jī)械與儲運(yùn)工程學(xué)院，北京102249)
摘 要：為了準(zhǔn)確評價(jià)含局部減薄缺陷管道的剩余強(qiáng)度，研究了API579—2007標(biāo)準(zhǔn)含局部減薄缺陷管道剩
余強(qiáng)度的評價(jià)方法，針對長輸管線，對評價(jià)流程進(jìn)行了優(yōu)化。以X80長輸管線為研究對象，基于API579標(biāo)準(zhǔn)，
完成了對含局部減薄缺陷管線的安全評定，得到的給定局部減薄缺陷下管道最大運(yùn)行壓力真實(shí)反映了含局部減
薄缺陷管道的承載能力，二級評價(jià)的結(jié)果比一級評價(jià)更為精確，證明了API579標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)含局部減薄缺陷管道
的剩余強(qiáng)度的合理性。開發(fā)出含局部減薄缺陷的長輸管線安全評定軟件，該軟件大大減少了安全評定過程中計(jì)
算的工作量，提高了長輸管線的安全評定工作效率，降低了評定的難度。
關(guān)鍵詞：API579；局部減薄；剩余強(qiáng)度；X80；安全評定
中圖分類號：TE 832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1671—0460(2014)01—01 18—04
Safety Assessment for X80 Long-distance Transportation
Pipeline W ith Local Thin Defect
L／Si-jia WANG Jte
(College ofMechanical and Transportation Engineering，China University ofPetroleum(Beijing)，Beijing 102249，China)
Abstract：In order to accurately assess the remaining strength of the pipe with local thin defect，the method of
assessing the remaining strength of the pipe with local thin defect in API579—2007 was researched，and the assessment
process for long·distance pipelines was optimized．Based on API579—2007，the assessment of the X80 long-distance
pipeline with local thin defect was completed．The maximum operating pressure under given local thin defect reflects
the true carrying capacity of the pipe．The resuRs of Level 2 Assessment are more accurate than the results of Level 1
Assessment．It turns out that the method of assessing the remaining strength of the pipe with local thin defect in
API579 is reasonable．The safety assessment software for the long—distance pipeline with local thin defect has been
developed to improve the efi ciency of the assessment and reduce the calculation amount and dificulty．
Key words：API579；Local thinning；Remaining strength；X80；Safety assessment
我國石油天然氣管道建設(shè)規(guī)模逐漸加大，管線
的斷裂事故時(shí)有發(fā)生，長輸管線的安全評定工作越
來越受到重視。隨著油氣長輸管線使用年限的增加，
受環(huán)境的影響，管道腐蝕現(xiàn)象日益嚴(yán)重。腐蝕缺陷
可分為：均勻腐蝕、局部腐蝕以及點(diǎn)腐蝕三種。其
中，局部腐蝕會導(dǎo)致管道壁厚減薄，局部減薄缺陷
是導(dǎo)致管道失效的主要形式之一。隨著西氣東輸二
線工程的開展，X80鋼管得到大量使用。在西氣東輸
二線工程中，主干線全部采用X80鋼管。X80鋼管
的大量使用，促使國內(nèi)形成了年產(chǎn)量150萬tX80鋼
管的產(chǎn)能，年產(chǎn)值達(dá)到150億元人民幣Ⅲ。工業(yè)發(fā)達(dá)
國家普遍將X80列為2l世紀(jì)天然氣輸送管線的首選
鋼 。所以準(zhǔn)確地評價(jià)含局部減薄缺陷X80長輸管
線的剩余強(qiáng)度具有很大的社會及經(jīng)濟(jì)效益。
國際上對含局部減薄缺陷管道的評價(jià)方法有很
多，主要有美國ASME B31G四、API 579 、挪威的
DNV RP FIO1 等，但是AsME B31G、DNV RP F101
等評價(jià)準(zhǔn)則的材料適用范圍為X80級以下的壓力管
道，對X80以上的鋼級并不適用。API579—2007則
有著完整的評價(jià)體系，評價(jià)過程更為詳盡、方便，可
以對含局部減薄缺陷管線的軸向和環(huán)向剩余強(qiáng)度進(jìn)
行評價(jià)，在二級評價(jià)中可以將壁厚斷面缺陷分為若
干小段，比一級評價(jià)更為準(zhǔn)確的計(jì)算管道剩余強(qiáng)度。
1 含局部減薄缺陷評價(jià)流程
在API579標(biāo)準(zhǔn)體系中，評價(jià)分為三個(gè)等級，
隨著評價(jià)等級的提高，所需要的數(shù)據(jù)越多，評價(jià)結(jié)
果更為精確。一般而言，在獲得評價(jià)所需數(shù)據(jù)后，
先進(jìn)行一級評價(jià)，通過一級評價(jià)則可繼續(xù)服役，否
則進(jìn)行二級評價(jià)。通過二級評價(jià)則可繼續(xù)服役，否
則進(jìn)行三級評價(jià)。 三級評價(jià)不通過，就要對管道進(jìn)
行維修、更換或者退役。API579準(zhǔn)則含局部減薄缺
陷的設(shè)備，同樣分為三級。含局部減薄缺陷流程如
圖1所示。
作者莩器簡 介： 李思嘉(1 989 -一)，．男，遼寧撫順人，碩士研究生，研究方向：石岫油裝備及岫油氣儲運(yùn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析。 E-mail ：zuji 1 28@163 ．COm o
第43卷第1期 李思嘉，等：含局部減薄缺陷X80長輸管線的安全評定 1 19
圖1 局部減薄缺陷評價(jià)流程圖
Fig．1 Assessment Procedure to Evaluate a Pipe with Local
ThinDefect
2含局部減薄缺陷X80長輸管線評價(jià)
道。某段X80級長輸管線，根據(jù)評價(jià)需求，應(yīng)獲得
參數(shù)如下：管道內(nèi)徑D為l 182．2 mm，管道名義壁
厚厶 為18．4mm，均勻金屬損失LOSS為0inm，腐
蝕余量FCA為0 rnlTl，材料屈服強(qiáng)度 為555 MPa，
設(shè)計(jì)系數(shù)為0．72，焊縫系數(shù) 為0．9，軸向焊縫系
數(shù) 為0．9，環(huán)向焊縫系數(shù) 為0．9，許用剩余強(qiáng)
度系數(shù)R 為0．9，缺陷與最近不連接處距離
為1 000 mm。根據(jù)臨界壁厚斷面圖，獲得缺陷軸向
長度s為200 mm，環(huán)向長度c為80 mm。軸向臨界
壁厚斷面圖如圖2、表1，確定測量最小壁厚tm =
9．6mm
目 柚
根據(jù)API579標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)含有局部減薄缺陷的管 圖2 軸向臨界壁厚斷面圖
Fig．2 Critical Thickness Profile(CTP)一Longitudinal Plane
表1 檢查點(diǎn)位置壁厚
墜!!!!壘 ! ! ! ! 壘!! 望g !
位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
測量壁厚『mm 18．40 16．56 15．76 13．18 11．04 9．60 10．67 11．96 14．90 16．30 18．40
2．1 含局部減薄缺陷一級評價(jià)
根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行含局部減薄缺陷的一級
評級。
1)計(jì)算遠(yuǎn)離局部減薄缺陷的壁厚t 。
t。= t
。
一LOSS—FCA (1)
將參數(shù)代入，得tc=18．4 mill。
2)計(jì)算剩余厚度比R ，軸向缺陷長度系數(shù) ，
環(huán)向缺陷長度系數(shù) 。
R ：—tmra-
—
FCA
f21
Z。
． 】．285s
(3)
】285c
(4)
將參數(shù)代人，得R =0．522， =1．743， =0．697。
3)校核缺陷尺寸。如果滿足下列要求，則繼續(xù)
一級評價(jià)；若不滿足，則按一級、二級評價(jià)，此缺
陷均不可接受。
R ≥0．20 (5)
tmm—FCA≥2．5mm (6)
。d 1．8~／Dt。 (7)
將參數(shù)代人，條件均得到滿足。
4)計(jì)算剩余強(qiáng)度系數(shù)RSF。先計(jì)算Folias因
子 ，再求出剩余強(qiáng)度系數(shù)RSF。
0．02089 一0．003054 +2．9570 O0一 一
1．8462 o +7．1553 0o。 一
1．5631 O0一 +1．4656 0o) 。 。
RSF： ：墨
1一—1— M 一 (1一R )
．
、
(8)
(9)
將參數(shù)代入，得 t=1．5，RSF=0．766。
5)校核缺陷尺寸。如果滿足下列要求，則繼續(xù)
一級評價(jià)；若不滿足，則按一級評價(jià)，此缺陷不可
接受，進(jìn)入二級評價(jià)。
9
0．7 R 1．0
0．7 ET 1．0
0．7 E 1．O
將參數(shù)代人，條件均得到滿足。
6)計(jì)算拉伸強(qiáng)度系數(shù)TSF。
(10)
(11)
(12)
(13)
一 2兄 (I 華 Il
將參數(shù)代入，TSF=0．825。
7)判斷缺陷環(huán)向尺寸是否滿足評價(jià)。根據(jù)計(jì)算
得到的研，選擇公式如下的曲線，以評價(jià)中獲得
的剩余厚度比 為橫坐標(biāo)，環(huán)向缺陷長度系數(shù) 為
縱坐標(biāo)形成坐標(biāo)點(diǎn)帶人曲線計(jì)算，若位于曲線上方，
則判斷缺陷環(huán)向尺寸安全。若位于曲線下方，則缺
化 工 2014年1月
陷環(huán)向尺寸不安全，一級評價(jià)結(jié)束，進(jìn)入二級評價(jià)。
R．=
0．2 ≤ 0
． 67
0-94413一 一 + (15)
0．6502 0．22 10
。
2 0．02 8 799 。．67 < 。 9
． ． ．
c
T 一—jr — 一
將參數(shù)代入，坐標(biāo)位于曲線上方，缺陷環(huán)向尺
寸滿足評價(jià)。
8)計(jì)算管道最大運(yùn)行壓力MAWP。先求出滿
足環(huán)向要求的最大運(yùn)行壓力MAWPc和滿足環(huán)向要
求的最大運(yùn)行壓力MAWPL的值，選擇他們中較小的
一個(gè)作為管道最大運(yùn)行壓力。S為許用應(yīng)力，材料
屈服強(qiáng)度仃 乘以設(shè)計(jì)系數(shù)0．72，為399．6 MPa。
MAWP = (16)
MAWP~= 2SEtc
(17)
將參數(shù)代人， 得MAWPc= 10．99 MPa，
MAWP =22．67 MPa，MAWP=min(MAWPc,MAWP )
=10．99MPa。
9)判斷管道能否在最大運(yùn)行壓力MAWP下運(yùn)
行，若不能計(jì)算在該缺陷下的最大安全工作壓力
MA 。以評價(jià)中獲得的剩余厚度比R 為縱坐標(biāo)，
為橫坐標(biāo)形成坐標(biāo)點(diǎn)，帶人下式所表示的曲線計(jì)
算，若位于曲線上方，則可以最大運(yùn)行壓力下運(yùn)行。
若位于曲線下方，但是剩余強(qiáng)度系數(shù)RSF大于許用
剩余強(qiáng)度系數(shù) ，仍然可以在最大運(yùn)行壓力
MAWP下運(yùn)行。
、， 、
?！?
{ 一等j(1．0一等jo．35 ?z 8
【o．9 2。
將參數(shù)代人，坐標(biāo)位于曲線下方，而且根據(jù)前
面計(jì)算出的RSF

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