腐蝕缺陷管道剩余強度評價方法對比及應用

康 也，郝 敏*，馬思達

（沈陽化工大學 機械與動力工程學院，遼寧 沈陽 110142）

國家能源的開采與運輸都會應用管道，對管道性能要求很高，而且需要定期進行安全檢查，油氣運輸管道大多埋于地下，在運輸過程中，管道出現介質腐蝕和機械損傷導致的管壁變薄現象[1]。因此，及時對油氣管道進行剩余強度評價至關重要。近年來，許多學者對管道剩余強度準則適用性展開了一系列的研究。青松鑄[2]等對ASME B31G-2012[3]標準進行了分析，表明流變應力的影響隨鋼級的增大而降低，較低的流變應力保守性高，留有裕量較大。

1 油氣管道剩余評價規范

目前，國際上主流的評價方法有 ASME B31G 準則、修正B31G 法、C-Fer 法、DNV-RP-F101 規范、美國 Battle實驗室開發的 PCORRC 法等。

1.1 PCORRC準則

1.2 DNV RP-F101準則

2 不同方法的適用性分析

為了研究上述6種方法的適用性，借鑒文獻中所給出的含體積型缺陷鋼管的爆破實驗數據，見表1。

表1 各鋼級管道基本參數

19 X65 762.00 17.50 8.80 100.00 24.30 20 X65 762.00 17.50 8.80 300.00 19.08 21 X70 1219.20 19.89 15.41 605.70 7.60 22 X70 1219.20 19.89 4.12 603.50 21.40 23 X70 1219.20 19.89 7.44 605.70 17.70 24 X70 1219.20 19.89 1.77 607.70 23.30 25 X70 1219.20 13.79 10.78 588.40 4.70 26 X80 457.00 8.10 5.39 39.60 22.00 26 X80 457.00 8.10 5.39 39.60 22.00 27 X80 1219.00 19.89 15.41 605.72 9.30 28 X80 1219.00 19.89 7.44 605.72 17.70 29 X80 1219.00 19.89 1.77 607.74 23.30 30 X80 1219.00 13.79 10.78 588.37 5.20

2.1 低強度鋼油氣管道剩余強度分析方法對比

鋼材序號1-10的低強度鋼油氣管道剩余強度分析方法計算結果見圖1。

圖1 低強度鋼剩余強度分析方法對比

修正的B31G準則計算結果接近管道爆破壓力，修正的B31G優于傳統的B31G準則，更適合低強度鋼剩余強度評定。對于PCORRC和DNV RP-F101準則，計算結果有四組過于接近爆破壓力，因此PCORRC和DNV RP-F101準則不適合評定X42,X46兩種鋼材。

2.2 中強度鋼油氣管道剩余強度分析方法對比

鋼材序號11-20的中強度鋼油氣管道剩余強度分析方法計算結果見圖2。

圖2 中強度鋼剩余強度分析方法對比

修正后的B31G方法不適合評價中等強度鋼油氣管道剩余強度。PCORRC準則以及 DNV RP-F101準則的評估結果接近管道爆破壓力，對中高強度鋼油氣管道，用PCORRC準則以及DNV RP-F101準則進行剩余強度評價有明顯優勢。

2.3 高強度鋼油氣管道剩余強度分析方法對比

鋼材序號21-30的高強度鋼油氣管道剩余強度分析方法計算結果見圖3。

傳統的B31G準則和修正的B31G準則評價高強度鋼有一定的不穩定性，不可用于對高強度鋼的剩余強度評定。但是PCORRC準則以及DNV RP-F101準則在評價高強度鋼管道時，表現有良好的適用性，PCORRC準則和DNV RP-F101準則計算的剩余強度曲線非常接近且相互平行，表示這 2 種方法在對高強度鋼管道進行評價時有很高的相似性。因此，在對高強度鋼的油氣管道進行剩余強度評價時，優先選用PCORRC準則以及DNV RP-F101準則。

3 結論

（1）對于低強度鋼，修正B31G準則計算的剩余強度結果更接近管道的爆破壓力，更適合評價中低強度鋼。傳統的B31G準則、計算出剩余強度結果偏小，具有一定的保守性。

（2）傳統的B31G準則、修正的B31G準則對于評定高強度鋼有一定的不穩定性，不可用于對高強度鋼的剩余強度評定。但PCORRC準則以及DNV RP-F101準則在評價高強度鋼管道時表現有良好的適用性，且計算的剩余強度結果相近。因此，在對高強度鋼的油氣管道進行剩余強度評價時，優先選用PCORRC方法以及DNV RP-F101方法。