本文關(guān)鍵詞： 輸氣管道 設計系數(shù) 試壓 止裂韌性 可靠性理論　出處：《長江大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：設計系數(shù)是衡量輸氣管道輸送能力和承壓能力的關(guān)鍵指標。設計系數(shù)越高,管壁承受的壓力越大,管道的輸氣量也越大。雖然,國外一些國家已經(jīng)在部分一級地區(qū)的輸氣管道上采用了0.72以上的設計系數(shù),但由于受客觀技術(shù)條件所限,目前我國一級地區(qū)的大多數(shù)輸氣管道仍然采用0.72的設計系數(shù)。近年來,國內(nèi)在管線鋼冶金、制管、施工、焊接及質(zhì)量控制等方面都取得了長足進步,管線鋼的實物質(zhì)量達到甚至超過國際先進水平。此外,我國管道風險管理和完整性管理水平也有了顯著提高。提高我國輸氣管道一級地區(qū)設計系數(shù)已具備良好的條件和基礎(chǔ)。因此,基于可靠性理論對我國一級地區(qū)輸氣管道設計系數(shù)及其影響因素進行深入研究具有廣泛的工程背景和現(xiàn)實意義。本文通過調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)文獻以及工程實踐資料,從失效事故率、風險管理、應力腐蝕開裂、試壓技術(shù)方面分析了提高一級地區(qū)輸氣管道設計系數(shù)的可行性;并結(jié)合工程實例分析了提高設計系數(shù)對含缺陷管道臨界極限尺寸、管道刺穿抗力以及管道止裂韌性產(chǎn)生的影響;運用應力—強度干涉理論和一次二階矩法,結(jié)合中俄東線管道工程實例驗證了將輸氣管道一級地區(qū)設計系數(shù)提高至0.8的可行性。本文得到的主要結(jié)論如下:(1)設計系數(shù)的提高對管道事故率有一定影響,但管道失效事故的發(fā)生并非取決于設計系數(shù)。管道風險管理水平的提高才是管道失效事故率降低的根本原因。因此提高一級地區(qū)輸氣管道設計系數(shù)是可行的;(2)通過鋼管實際屈服應力理論分析和調(diào)研實物鋼管的屈服強度表明管道屈服時的環(huán)向應力大于110%SMYS。以西氣東輸三線伊寧—霍爾果斯段為例進行壓力—容積水壓試驗,發(fā)現(xiàn)壓力—容積曲線在環(huán)向應力達到100.5%SMYS時未出現(xiàn)向下偏轉(zhuǎn),說明在該壓力下試壓是安全的。調(diào)研管道爆破壓力的相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)不同鋼級的直縫和螺旋縫鋼管爆破時環(huán)向應力均大于120%SMYS。因此,可考慮通過提高運行壓力的方式提高設計系數(shù);(3)將管道的設計系數(shù)從0.72提高到0.8,含腐蝕缺陷管道的臨界極限尺寸出現(xiàn)一定程度的降低;在輸氣管道的運行壓力、鋼級、管徑、撞擊長度和撞擊寬度均相同的情況下,將設計系數(shù)從0.72提高到0.8,會使管道刺穿抗力降低;以西氣東輸三線一級地區(qū)為例,分別采用Battle雙曲線法、BTC加Leis修正式和BTC加修正系數(shù)方法計算0.72、0.8設計系數(shù)下管徑1219mm、X80管道止裂韌性值,結(jié)果表明隨著設計系數(shù)的提高,對于輸氣管道止裂韌性值的要求也有一定程度的增加;(4)中俄東線一級地區(qū)0.72設計系數(shù)下無缺陷管道和含體積型缺陷管道的可靠度均大于API579的目標可靠度。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)API579推薦的目標可靠度計算得到一級地區(qū)無缺陷管道的設計系數(shù)最大允許值為1。在考慮含體積型缺陷的情況下,DNV RP-F101方法較PCORRC方法更為保守,因此計算結(jié)果安全性更高。對于一級地區(qū)根據(jù)DNV RP-F101,通過增加壓力的方法計算得到的設計系數(shù)最大允許值為0.808;通過降低壁厚的方法計算得到的設計系數(shù)最大允許值為0.796,為將設計系數(shù)提高至0.8,可通過控制單個參數(shù)的方法使其滿足安全要求。
[Abstract]:The design of transmission coefficient is a measure of key indicators of gas pipeline transportation capacity and the bearing capacity of the design. The coefficient of the tube wall, the greater the pressure, the greater the amount of gas pipeline. Although, some foreign countries have in part a in gas transmission pipeline is designed by coefficient of more than 0.72, but due to the technical conditions are limited, most of the current level of China gas pipeline design is still used a coefficient of 0.72. In recent years, the domestic steel pipe manufacturing, metallurgy, construction, welding and quality control has made considerable progress, the physical quality of pipeline steel reached or exceeded the international advanced level. In addition, China's pipeline risk management and integrity management level has been improved significantly. To improve our level of gas pipeline design area coefficient has been a good foundation and conditions. Therefore, the reliability theory of a region of China based on The design of gas pipeline and its influencing factors of coefficient of in-depth study has extensive engineering background and practical significance. This paper through the research of domestic and international relevant literature and engineering practice, the failure rate, risk management, stress corrosion cracking, pressure test technology feasibility analysis provided a high level of transmission coefficient of gas pipeline design area; and combined with the engineering example analysis to improve the size of the design coefficient on the critical limit of defective pipelines, pipeline piercing resistance and pipeline crack arrest toughness impact; using the stress strength interference theory and a two order moment method, combined with the Sino Russian East pipeline engineering examples to verify the feasibility of the gas pipeline to improve the design level to 0.8 area coefficient the main conclusions are as follows: (1) the increasing design coefficient has a certain effect on the pipeline accident rate, but the pipeline failure accidents does not depend on the design The coefficient of pipeline. Raising the level of risk management is the fundamental cause of the accident rate is reduced. Therefore the pipeline failure to improve one area of gas pipeline design coefficient is feasible; (2) the actual steel yield strength theory analysis and research of real steel yield showed the pipeline circumferential stress is greater than 110%SMYS. the West three east line Yining - Huoerguosi section as an example for the pressure volume pressure test, pressure volume curve in the circumferential stress downward deflection does not appear to 100.5%SMYS, indicating the pressure under the pressure test is safe. Research the pipe burst pressure of different grade of steel straight and spiral seam pipe when blasting circumferential stress is greater than 120%SMYS. so, can be considered to improve the design coefficient by improving operating pressure; (3) the design of the pipeline coefficient increased from 0.72 to 0.8, pipeline with corrosion defects The critical limit size decreased in a certain degree; the operation pressure, the gas pipeline steel grade, diameter, length and width are impact impact under the condition of the same design coefficient increased from 0.72 to 0.8, will make the pipe piercing resistance is reduced; the west east gas pipeline three line level land area as an example, respectively. The Battle hyperbola method, BTC plus Leis and BTC plus modified correction coefficient calculation method 0.72,0.8 design coefficient of diameter 1219mm, X80 pipeline anti crack toughness value, the results show that with the increasing design coefficient, also increased to a certain degree for gas pipeline crack arrest toughness requirements; (4) the reliability of defect free a pipeline in eastern Russia in 0.72 and design coefficient with volume defects of pipeline are larger than the API579 of the target reliability. On this basis, according to the API579 recommended target reliability design and calculation of a defect free area coefficient and get the maximum To allow the value of 1. in considering the volume defects under the condition of DNV RP-F101 method is more conservative than the PCORRC method, so the calculating result is more secure. The level of area according to DNV RP-F101, obtained by increasing pressure calculation design coefficient of the maximum allowable value for 0.808; through the method of reducing the wall thickness calculation the design of the coefficient of the maximum allowable value for 0.796, for the design coefficient increased to 0.8, the control method of single parameter to meet the safety requirements.

【學位授予單位】：長江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE973.1

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本文編號：1513126