腐蚀油气管线的可靠性分析-中国工程科学.pdf

腐蚀油气管线的可靠性分析 徐　伟， 刘　茂 （南开大学城市公共安全研究中心，天津 ３０００７１） ［摘要］　ＡＳＭＥ Ｂ３１Ｇ 是国际通用的评价腐蚀管线失效应力的标准，考虑到这种方法的保守性，以修正后的 Ｂ３１Ｇ模型作为研究腐蚀管线失效应力的基础，考虑管壁厚度、腐蚀速率、工作压力、缺陷深度等随机变量，构 建腐蚀油气管线可靠性极限状态函数。 然后，采用一次二阶矩法对腐蚀管线进行可靠性分析，得出管线的失 效概率、可靠性指标以及剩余使用寿命。 此外，为了更加规范的管理腐蚀管线，参照美国石油组织的相关规 定，对不同失效概率的管线进行了等级划分。 在最后的案例分析中，还讨论失效概率对不同变异系数对的敏 感性，计算结果表明失效概率对管壁厚度的变异系数最为敏感。 ［关键词］　管线腐蚀；可靠性分析；一次二阶矩；失效概率 ［中图分类号］　Ｘ９１３．１　［文献标识码］　Ａ　［文章编号］　１００９－１７４２（２０１０）０９－００６９－０４ 行可靠性分析的不确定性分析方法。 1　前言 国内外对此领域颇有一定研究。 例如，刘永寿 输送油气的管线通常铺设在地下，由于输送介 等人运用Ｂ３１Ｇ 公式对腐蚀管道的剩余强度与可靠 ［４］ 质和周围土壤的影响，服役期间的油气管线不可避 性进行了分析 ，但是 Ｂ３１Ｇ 公式对于修正后的 免会出现老化的现象，这无形中加大了管线的失效 Ｂ３１Ｇ 而言，具有一定的保守性，所得的计算结果也 几率。 根据美国运输安全局报告的统计资料表明， 不够精确；赵事等人应用修正的 Ｂ３１Ｇ 公式预测腐 ［５］ 腐蚀占油气管线失效事故的４３．６％；英国天然气公 蚀管道的失效概率和剩余寿命 ，但是欠缺对不同 司报道，在油气管线失效的原因中，腐蚀占４０％以 失效概率进行分级处理；Ａ．Ｐ．Ｔｅｉｘｅｉｒａ 等人应用一 ［１］ 次二阶矩法（ＦＯＲＭ）对腐蚀管线进行可靠性分析， 上 。 我国在役油气管线８０％以上已运行了３０ 多 年，腐蚀现象比较严重，按照设计折旧时间计算，已 并用 Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 作对比实验，结果显示两者得出的 超过了使用寿命期限［２］ 。 因此，如何确保管线运行 失效概率非常接近，说明用 ＦＯＲＭ 评估腐蚀管线的 安全，确定腐蚀管线的失效概率就成为世界各国争 可靠性具有很强的可信度［６］ ；Ｏｕｋ Ｓｕｂ Ｌｅｅ 等人在运 相关注和亟待解决的难题。 用ＦＯＲＭ 分析油气管线可靠性时，考查了随机变量 一般情况下，人们通常采用确定性算法来预测 的不同概率分布类型对可靠性的影响；通过演算得 压力管线在腐蚀状态下的剩余强度［３］ 。 但是，由于 知Ｂ３１Ｇ 公式的失效概率要比修正后的 Ｂ ３１Ｇ 要 载荷参数和抗力参数存在不确定性，这类方法不能 大，也就是说 Ｂ３１公式要更加保守［７］ 。 够准确评估管道的腐蚀程度和失效可能性，文章采 文章所指的腐蚀管线的可靠性分析就是基于修 用不确定性分析方法计算腐蚀管道的失效概率，这 正后的ＡＳＭＥ Ｂ３１Ｇ 模型作为可靠性分析的数学模 对于腐蚀管道的安全评价具有一定指导意义，其计 型，运用ＦＯＲＭ 法研究腐蚀管线的失效概率，对照 算结果也会更加符合管道的实际腐蚀状况。 其中， 美国石油组织