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1、第 2 4卷增刊 油 气储运 却舢舢 ； 设 计 计 算 ； 窖争 卓 喀w KH 芒 哼 帅 腐蚀缺陷分形效应对管道安全性的影响 钱 建 华 ( 中国石油大学 ( 北京 ) ) 钱建华 ： 腐蚀缺陷分形效应对管道安全性的影响， 油气储运 ， 2 0 0 5 ， 2 4 ( 增刊)6 3 6 8 ， 8 4 。 摘 要 对 中国石化管道储运分公司所辖管道进行 了管道腐蚀 内外现场检测， 结果表明， 腐蚀 缺陷深度一般为壁厚的 2 O 6 O 。对这些含缺陷的管道进行 了安全评定， 避免 了不必要的修补 或更换管段而造成的经济损失。通过对裂纹及非裂纹缺 陷分形效应的分析 ， 评价和研究 了输 油
2、管 道 的安全 性。 主题词 输油管道 裂纹缺陷 评价 一、国内外评价方法对 比分析 腐蚀引起的缺陷有裂纹缺陷和非裂纹缺陷( 腐 蚀坑) 两种 。对于裂纹缺陷， 世界各国相继制定 了含 裂纹缺陷压力容器和管道安全性评定方法 的标准 ， 这些标准按其理论分为以下 4种 ： ( 1 ) 1 9 7 6年 以英 国中央 电力局 ( C E G B) 的 R 6 失效评定图方法为代表， 1 9 8 0年第二次修订 ， 1 9 8 6 年又作了第三次修订， 修订后称为新 R6方法 。 ( 2 ) 1 9 7 7年以美 国 A S ME规 范为代表 的线 弹 性力学理论评定方法。 ( 3 ) 1 9 8
3、0年以英国 B S I P D 6 4 9 3为代表 的 C 0D 理论的评定方法。 ( 4 ) 1 9 8 2 年以美 国电力研究院 E P R I 方法为代 表的J积分理论为基础的评定方法。 目前 ， 世界各 国的压力容器缺陷评定标 准均在 向新 R6 方法靠拢 ， 相继采用 失效评 定图方 法。无 论是美国 E P RI 标准， 还是英 国 1 9 8 6年修订后的新 R 6标准， 都是 以裂纹平直地向前扩展为基础的 ， 本 研究认为， 实际的裂纹不是平直的， 而是不规则的 ， 弯折地向前扩展 ， 认 为裂 纹具有分形特征 ， 并在新 R 6标准安全评定方法的基础上 ， 考虑管道裂纹的分
4、 形效应， 建立一种新的更符合工程实际的含裂纹管 *1 0 2 2 4 9 ， 北京市昌平 区府学路 1 8号 ； 电话 ： ( 0 5 1 6 ) 3 4 5 4 0 7 7 。 道安全评定方法， 对含裂纹缺 陷输油管道进行安全 评定 。 对于非裂纹( 腐蚀坑) 缺 陷， 国外通过对含腐蚀 缺陷管道进行大量 的爆破试验 ， 得 出其失效压力的 经验公 式 。 目前 ， 应 用 最 广 泛、 最 成 熟 白 g 是 美 国 AS ME B 3 1 G规范， 2 O世纪 7 O年代 ， 德克萨斯东方运 输公 司与美国天然气协会管道管理委员会联合发起 了一项研究 ， 此项研究后来提交 了一份报告
5、NG一 1 8 ， 建立 了评定标准 ， 后来纳入了 As ME B 3 1标准。 我 国含缺 陷在役 压力容 器安全评 定规程 S AP V一 9 5 ， 提供了对局部减薄压力容器与管道的评定方法。 这些国内外评定方法 ， 认为腐蚀坑剖面曲线是一条 直线或抛物线， 而实际的腐蚀坑剖面曲线 既不是抛 物线也不是直线 ， 而是具有分形特征 的曲线 。在美 国 AS ME B 3 1 G评定方法的基础上 ， 考虑腐蚀坑剖 面曲线的分形效应 ， 建立一种新 的更符合工程实际 的含非裂纹( 腐蚀坑) 缺陷管道安全评定方法 ， 并对 含腐蚀坑缺陷的输油管道进行安全评定 。 二 、 含裂纹缺陷管道的安全评
6、定 1 、 失效评定曲线 R6对结构安全的评定是通过失效评 定 图得 以 进行的。失效评定曲线的建立则是失效评定图技术 维普资讯 http:/ 油气储运 的关键技术之一， 新 R 6失效评定 曲线的一般形式 见图 1 。在失效评定 方法中考虑 了塑性 的影响 ， 失 效评定图横坐标表示有裂纹的结构接近塑性屈服程 度的量度， 纵坐标值表示接近断裂失效程度的量度 ， 定义为应力强度因子与材料断裂韧性的比值 。 K， = ( 一 0 1 4 L； ) 0 3 +0 7 e x p ( 一0 6 5 L ； ) L O 5后 ， 失效压力随缺陷深度 的增 加面迅速降低 ， 因此 ， 当 d t O 5时 ， 就应对含缺陷 管段进行修补。当缺陷深度 d t O 8时 ， 管道的失 效压力 己趋近于 0 ， 此时应对管道进行更换或修补。 现场技术人员可根据华东输油管道失效压力图， 对 含缺陷管道可以方便地对管道进行大致的评估 ， 可 以应用于工程计算 。 ( 收稿 F =i 期： 2 0 0 5 0 9 1 5 ) 编 辑 ： 张淑 英 维普资讯 http:/