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含局部减薄缺陷X80长输管线的安全评定

文档作者：李思嘉王杰文档来源：中国石油大学(北京) 机械与储运工程学院		点击数：	更新时间： 2021年12月03日
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2第01443年卷第1月1 期 当 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
VO]．43． NO．1
January，2014
含局部减薄缺陷X80长输管线的安全评定
李思嘉，王杰
(中国石油大学(北京) 机械与储运工程学院，北京102249)
摘 要：为了准确评价含局部减薄缺陷管道的剩余强度，研究了API579—2007标准含局部减薄缺陷管道剩
余强度的评价方法，针对长输管线，对评价流程进行了优化。以X80长输管线为研究对象，基于API579标准，
完成了对含局部减薄缺陷管线的安全评定，得到的给定局部减薄缺陷下管道最大运行压力真实反映了含局部减
薄缺陷管道的承载能力，二级评价的结果比一级评价更为精确，证明了API579标准评价含局部减薄缺陷管道
的剩余强度的合理性。开发出含局部减薄缺陷的长输管线安全评定软件，该软件大大减少了安全评定过程中计
算的工作量，提高了长输管线的安全评定工作效率，降低了评定的难度。
关键词：API579；局部减薄；剩余强度；X80；安全评定
中图分类号：TE 832 文献标识码： A 文章编号： 1671—0460(2014)01—01 18—04
Safety Assessment for X80 Long-distance Transportation
Pipeline W ith Local Thin Defect
L／Si-jia WANG Jte
(College ofMechanical and Transportation Engineering，China University ofPetroleum(Beijing)，Beijing 102249，China)
Abstract：In order to accurately assess the remaining strength of the pipe with local thin defect，the method of
assessing the remaining strength of the pipe with local thin defect in API579—2007 was researched，and the assessment
process for long·distance pipelines was optimized．Based on API579—2007，the assessment of the X80 long-distance
pipeline with local thin defect was completed．The maximum operating pressure under given local thin defect reflects
the true carrying capacity of the pipe．The resuRs of Level 2 Assessment are more accurate than the results of Level 1
Assessment．It turns out that the method of assessing the remaining strength of the pipe with local thin defect in
API579 is reasonable．The safety assessment software for the long—distance pipeline with local thin defect has been
developed to improve the efi ciency of the assessment and reduce the calculation amount and dificulty．
Key words：API579；Local thinning；Remaining strength；X80；Safety assessment
我国石油天然气管道建设规模逐渐加大，管线
的断裂事故时有发生，长输管线的安全评定工作越
来越受到重视。随着油气长输管线使用年限的增加，
受环境的影响，管道腐蚀现象日益严重。腐蚀缺陷
可分为：均匀腐蚀、局部腐蚀以及点腐蚀三种。其
中，局部腐蚀会导致管道壁厚减薄，局部减薄缺陷
是导致管道失效的主要形式之一。随着西气东输二
线工程的开展，X80钢管得到大量使用。在西气东输
二线工程中，主干线全部采用X80钢管。X80钢管
的大量使用，促使国内形成了年产量150万tX80钢
管的产能，年产值达到150亿元人民币Ⅲ。工业发达
国家普遍将X80列为2l世纪天然气输送管线的首选
钢 。所以准确地评价含局部减薄缺陷X80长输管
线的剩余强度具有很大的社会及经济效益。
国际上对含局部减薄缺陷管道的评价方法有很
多，主要有美国ASME B31G四、API 579 、挪威的
DNV RP FIO1 等，但是AsME B31G、DNV RP F101
等评价准则的材料适用范围为X80级以下的压力管
道，对X80以上的钢级并不适用。API579—2007则
有着完整的评价体系，评价过程更为详尽、方便，可
以对含局部减薄缺陷管线的轴向和环向剩余强度进
行评价，在二级评价中可以将壁厚断面缺陷分为若
干小段，比一级评价更为准确的计算管道剩余强度。
1 含局部减薄缺陷评价流程
在API579标准体系中，评价分为三个等级，
随着评价等级的提高，所需要的数据越多，评价结
果更为精确。一般而言，在获得评价所需数据后，
先进行一级评价，通过一级评价则可继续服役，否
则进行二级评价。通过二级评价则可继续服役，否
则进行三级评价。 三级评价不通过，就要对管道进
行维修、更换或者退役。API579准则含局部减薄缺
陷的设备，同样分为三级。含局部减薄缺陷流程如
图1所示。
作者莩器简 介： 李思嘉(1 989 -一)，．男，辽宁抚顺人，硕士研究生，研究方向：石岫油装备及岫油气储运系统的结构分析。 E-mail ：zuji 1 28@163 ．COm o
第43卷第1期 李思嘉，等：含局部减薄缺陷X80长输管线的安全评定 1 19
图1 局部减薄缺陷评价流程图
Fig．1 Assessment Procedure to Evaluate a Pipe with Local
ThinDefect
2含局部减薄缺陷X80长输管线评价
道。某段X80级长输管线，根据评价需求，应获得
参数如下：管道内径D为l 182．2 mm，管道名义壁
厚厶 为18．4mm，均匀金属损失LOSS为0inm，腐
蚀余量FCA为0 rnlTl，材料屈服强度 为555 MPa，
设计系数为0．72，焊缝系数 为0．9，轴向焊缝系
数 为0．9，环向焊缝系数 为0．9，许用剩余强
度系数R 为0．9，缺陷与最近不连接处距离
为1 000 mm。根据临界壁厚断面图，获得缺陷轴向
长度s为200 mm，环向长度c为80 mm。轴向临界
壁厚断面图如图2、表1，确定测量最小壁厚tm =
9．6mm
目 柚
根据API579标准评价含有局部减薄缺陷的管 图2 轴向临界壁厚断面图
Fig．2 Critical Thickness Profile(CTP)一Longitudinal Plane
表1 检查点位置壁厚
坠!!!!垒 ! ! ! ! 垒!! 望g !
位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
测量壁厚『mm 18．40 16．56 15．76 13．18 11．04 9．60 10．67 11．96 14．90 16．30 18．40
2．1 含局部减薄缺陷一级评价
根据获得的数据进行含局部减薄缺陷的一级
评级。
1)计算远离局部减薄缺陷的壁厚t 。
t。= t
。
一LOSS—FCA (1)
将参数代入，得tc=18．4 mill。
2)计算剩余厚度比R ，轴向缺陷长度系数 ，
环向缺陷长度系数 。
R ：—tmra-
—
FCA
f21
Z。
． 】．285s
(3)
】285c
(4)
将参数代人，得R =0．522， =1．743， =0．697。
3)校核缺陷尺寸。如果满足下列要求，则继续
一级评价；若不满足，则按一级、二级评价，此缺
陷均不可接受。
R ≥0．20 (5)
tmm—FCA≥2．5mm (6)
。d 1．8~／Dt。 (7)
将参数代人，条件均得到满足。
4)计算剩余强度系数RSF。先计算Folias因
子 ，再求出剩余强度系数RSF。
0．02089 一0．003054 +2．9570 O0一 一
1．8462 o +7．1553 0o。 一
1．5631 O0一 +1．4656 0o) 。 。
RSF： ：墨
1一—1— M 一 (1一R )
．
、
(8)
(9)
将参数代入，得 t=1．5，RSF=0．766。
5)校核缺陷尺寸。如果满足下列要求，则继续
一级评价；若不满足，则按一级评价，此缺陷不可
接受，进入二级评价。
9
0．7 R 1．0
0．7 ET 1．0
0．7 E 1．O
将参数代人，条件均得到满足。
6)计算拉伸强度系数TSF。
(10)
(11)
(12)
(13)
一 2兄 (I 华 Il
将参数代入，TSF=0．825。
7)判断缺陷环向尺寸是否满足评价。根据计算
得到的研，选择公式如下的曲线，以评价中获得
的剩余厚度比 为横坐标，环向缺陷长度系数 为
纵坐标形成坐标点带人曲线计算，若位于曲线上方，
则判断缺陷环向尺寸安全。若位于曲线下方，则缺
化 工 2014年1月
陷环向尺寸不安全，一级评价结束，进入二级评价。
R．=
0．2 ≤ 0
． 67
0-94413一 一 + (15)
0．6502 0．22 10
。
2 0．02 8 799 。．67 < 。 9
． ． ．
c
T 一—jr — 一
将参数代入，坐标位于曲线上方，缺陷环向尺
寸满足评价。
8)计算管道最大运行压力MAWP。先求出满
足环向要求的最大运行压力MAWPc和满足环向要
求的最大运行压力MAWPL的值，选择他们中较小的
一个作为管道最大运行压力。S为许用应力，材料
屈服强度仃 乘以设计系数0．72，为399．6 MPa。
MAWP = (16)
MAWP~= 2SEtc
(17)
将参数代人， 得MAWPc= 10．99 MPa，
MAWP =22．67 MPa，MAWP=min(MAWPc,MAWP )
=10．99MPa。
9)判断管道能否在最大运行压力MAWP下运
行，若不能计算在该缺陷下的最大安全工作压力
MA 。以评价中获得的剩余厚度比R 为纵坐标，
为横坐标形成坐标点，带人下式所表示的曲线计
算，若位于曲线上方，则可以最大运行压力下运行。
若位于曲线下方，但是剩余强度系数RSF大于许用
剩余强度系数 ，仍然可以在最大运行压力
MAWP下运行。
、， 、
。‘
{ 一等j(1．0一等jo．35 ⋯z 8
【o．9 2。
将参数代人，坐标位于曲线下方，而且根据前
面计算出的RSF

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