油气储运2001年某粉油曹道盛劳忿命顶洲《罗金恒’赵新伟路民旭(中国石油天然气集团公司石油管材研究所),,。罗金恒赵新伟等:某输油管道疲劳寿命预测,油气储运200120(6)48一50摘要油气输送管道的寿命预测是管道安全评价的重要组成部分,它直接关系到管道检测、维修、更换周期的确定。在管道承压能力评价工作的基础上,利用失效评估图技术和双参数法,根据.已建立的缺陷扩展规律,对某输油管道的疲劳寿命进行了预测。结果表明,该管道可安全运行13x104周次,为管道检测和维修周期的确定提供了科学依据。主题词输油管道疲劳寿命预测。专某输油管道设计总长超过140km,年设计输油虑腐蚀和疲劳两个方面的因素由于该管道属于新,.,,,能力为100XIO礴t管道设计压力为64MPa强度建管道对未来的腐蚀情况不可预知发现的缺陷均.,.。,。试验压力为80MPa严密性试验压力为64MPa为未熔合缺陷所以主要对疲劳寿命进行预测在油,。管道为笋273X6mm的直缝电阻焊管钢级为X52气管道运行过程中,由于压力波动和油气间歇输送,该管道在试压过程中,由于钢管焊接质量问题发生因此存在着发生疲劳损伤、疲劳破坏的的可能性。在了12次爆管事故,经换管处理后,管道最后试验压对该管道进行寿命预测时,利用了失效评估图技术.。,力达到80MPa为了保证管道的安全运行经过管(FAD)和缺陷扩展的双参数法(考虑了缺陷在长度,,.,道承压能力评价决定降低压力在40MPa下运和深度两个方向的扩展)并根据已建立的缺陷(裂行。为了制订投运后管道维修和更换方案,对管道进纹)扩展规律进行预测,基本思路见图1。行了寿命预测。载荷安全系数材料性能一、管道寿命预测方法争.更换或维修油气输送管道的寿命预测是管道安全评价的重、、要组成部分,它直接关系到管道检测维修更换周期的确定。然而,由于寿命预测工作中存在着许多不,、,确定因素例如环境力学和材质状况等尤其是很:确定初始缺陷尺寸,难确定在实际工况条件下缺陷发展的规律使得寿a~aQ;Ze=ZeQ;N一O;命预测工作难度加大。在现行适用性评价标准中,、如CEGBR6PD6493以及最新发布的API579草,,案对寿命预测方法仅提供了简单的指导性作法可对操作性差,因此,寿命预测一直是困扰管道评价人员的一大难题。1、基本思路一般情况下,对于油气管道寿命的预测,主要考图1疲劳寿命预测思路框图。*710065,陕西省西安市电子二路32号;电话:(029)8214211一3405第20卷第6期罗金恒等:某输油管道疲劳寿命预侧,图1中的△犬表示应力强度因子幅△犬动表示Kl应力强度因子;,a,a。、—疲劳门槛值表示缺陷深度表示缺陷初始深KfK幸根据一次应力和二次应力计算得到,,。,c。—;度细表示缺陷深度增加量表示缺陷长度表的应力强度因子,。示缺陷初始长度△表示循环周次增加量;协NK‘焊缝断裂韧性、〔,一幻—。2失效评估圈技术P塑性修正因子将未熔合缺陷看成平面型缺陷,对这类缺陷的—,、评价国际上普遍采用英国中央电力局CEGBR6二管道疲劳寿命预测(1988年)和英国标准协会BSIPD6493(1991年)中「’·2·。,提出的双判据法通过弹塑性断裂力学分析采、1确定预测参数。用失效评估图(FAD)进行评定(如图2所示)FAD。(l)载荷一次应力主要为管道内压根据承压.考虑了从脆性断裂到塑性失稳所有可能的破坏行,a,能力评价结果管道内压为4oMP载荷比为,、为被认为是最有效最可靠的含平面型缺陷结构完.,..a。06即管道压力在24一40MP之间波动利用。整性评价方法a。切环法测得二次应力为131MP缺陷尺寸(2)疲劳参数利用MTS80材料试验机测试疲劳性能,分别测试了5个试样的疲劳门槛值△KthlK,。宁解和疲劳裂纹扩展曲线结果见表1和图3寿命预测l.产,时△K。取最小值364MPa丫而疲劳扩展方程取5个测试试样的上包络线方程。E一03广评估点}}04{叹芝名2、„ƒ日E一塑性崩演极限载荷解E一05雌图2失效评估图E一06〔”“}:.目前普遍采用的评估曲线方程式为△K(MPa丫石~)....Kr=(l一014L)0307exp(一065L)夕·:「+]:卜包络线方程一1377、1。一。K”82Lr镇L厂,,d二奈r二;,,J二K=OL>L图3疲劳裂纹扩展测试曲线.:l△式中K材料载荷比;裹焊缝应劳门橄值Kt侧试结果。—。:卜a沪L材料韧性比试样编号△K(MP