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当前油气管道腐蚀缺陷评价的可用标准有SY /T6151、SY/T 6477和SY/T 10048等,基本都基于自美国标准修改制定。其中SY/T 6151制定于1995年,主要采用了ASME B31G的公式来计算腐蚀损伤区域的管体最大安全工作压力,然后将腐蚀损伤划分为5个类别。

油气长输管道因为其作为能源通道的重要性,与公路、铁路、水路、航空并称为国民经济5大运输方式。目前管道基本都是采用碳钢作为材料,并埋地敷设。管道的完整性一直受多种风险因素影响,但管体本身的腐蚀问题一直是引起管道泄漏失效的重要原因之一。虽然管道企业对管道进行了多重腐蚀防护,但对于埋地的钢质管道,都不同程度的遭受了腐蚀损伤。腐蚀损伤使管体形成了各种形状、尺寸的缺陷,严重的缺陷可导致承压管道泄漏或断裂事故的发生,破坏管道的安全平稳运行。


1. 现状分析

当前国际上常用的腐蚀损伤评价方法/标准有ASME B31G、DNV RP F101、API 579和PCORRC等,其中部分已经转化为国内行业标准,如SY /T 6151采用了ASME B31G的方法,SY/T 6477《含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法第1部分:体积型缺陷》采用了API 579的方法,SY/T 10048《腐蚀管道评估的推荐作法》则直接采标自DNV RP F101。

各标准都有自己的特点,公式的提出都基于大量压力试验的结果,有的标准中详细给出了适用的管材等级范围,有的则可通过分析其详细的压力试验用管材等级也可得出,列表如下:

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表1 各标准适用的管材等级范围

2. SY/T 6151标准详细分析

标准SY/T 6151《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》制定于1995年,其中提出了两种方法。方法一为屈服强度理论的方法,最大安全工作压力计算采用的ASME B31G中的公式。方法二为断裂力学的方法,也可以计算得到一个安全压力P1c。然后将三个值比较,取最小者为P’,最后用来与管道的MAOP(最大允许运行压力)进行对比。判断准则见下表2:

表2 腐蚀损伤类别评定

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3. 对SY /T 6151的修改建议

对于ASME B31G的最大安全工作压力计算公式,常被指过于保守。其后Rstreng方法对其进行了一些改进,计算结果更加准确。国外对各种方法的计算结果与压力试验结果的拟合度进行了对比,结果见下图1:

计算压力与试验爆破压力对比.png

图1 计算压力与试验爆破压力对比


Rstreng计算结果相比ASME B31G更加准确,但又没有DNV RP F101过于冒进。此外详细分析Rstreng的记录文件文献,其中的压力试验数据库,结果如下表3:


表3 Rstreng方法试验管材数据库分析

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大量管材等级集中在X35、X52和X60,而此管材正是当前国内采用较多的管材,因此Rstreng在国内有极大的适用性。所以建议将SY /T 6151中原ASME B31G的计算公式改为Rstreng的计算公式。

4. 腐蚀类别的评定

腐蚀损伤类别的评定工作非常重要,既要对可能威胁管道安全的损伤进行修复,保证管道运行的安全性,又要节约成本,不能使维修缺陷点过多,浪费经济投入。原SY/T 6151中将腐蚀损伤分为5类,也相应的给出了修复建议。

管道设计时,一般会考虑运行后的腐蚀等管道退化因素,设计相应的安全系数。在计算管体腐蚀损伤区域的最大安全工作压力时,Rstreng方法基于管材的最小规定屈服强度(SMYS),乘以此区域管段的安全系数F来参与计算。因此最后的结果其实考虑了管道安全系数。因此将安全系数F作为判断计算安全工作压力与MAOP之比的界限值比较合理。

美国对管体缺陷针对不同的情况,提出不同的要求,大体有立即修复、60天修复、180天修复等。结合国内管道企业的管理实际情况,建议采用如下的腐蚀损伤类别评定准则,见表4。

表4 建议的腐蚀损伤类别评定

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5. 结束语

结合当前管道企业对腐蚀缺陷的管理需求,本文在平衡安全性与经济性的同时,建议采用Rstreng的安全工作压力计算公式替代ASME B31G的计算公式,然后以安全系数F为界限值,将腐蚀损伤分为三类,便于管道企业制定维修计划时使用。

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