管道在長期的運(yùn)行中不可避免會出現(xiàn)腐蝕,腐蝕缺陷的破裂是管道的主要失效形式。根據(jù)腐蝕管道的缺陷形貌將腐蝕分為均勻腐蝕、局部腐蝕和點(diǎn)蝕。采用雙剪應(yīng)力準(zhǔn)則分析了腐蝕缺陷管道剩余強(qiáng)度的塑性極限承載能力,所建立的模型考慮了管道現(xiàn)場條件和室內(nèi)爆破實(shí)驗(yàn)條件的差異,并提出了均勻腐蝕、局部腐蝕和點(diǎn)蝕管道剩余強(qiáng)度的分級評價方法和步驟,評價的精確性、評價所需數(shù)據(jù)資料的多少、評價人員的技能和完成評價分析的復(fù)雜性隨級度的提高而增加。根據(jù)加拿大NOVA公司的爆破實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以驗(yàn)證該方法比美國ASIvIE B31G和API579所推薦的方法更為接近于工程實(shí)際。
目前國內(nèi)在役的壓力管道大部分將陸續(xù)進(jìn)入事故高發(fā)期,不可避免地存在原始的或在使用過程中出現(xiàn)的各種各樣的缺陷,如體積型缺陷,平面型缺陷。這些缺陷的存在會降低管道的強(qiáng)度,對管道的安全運(yùn)行產(chǎn)生隱患。限于財(cái)力、人力、物力,不可能也無必要對所有超標(biāo)缺陷管道進(jìn)行更換,因此,需要進(jìn)行安全評估。管道剩余強(qiáng)度評價的目的就在于研究缺陷是否能在某一操作壓力下允許存在,以及在某一缺陷下允許存在的最大工作壓力。
管道剩余強(qiáng)度評價研究始于20世紀(jì)70年代,在長期的管道運(yùn)營管理中建立了一套定期的常規(guī)監(jiān)測和管道腐蝕剩余強(qiáng)度評價模型,各種類型的腐蝕檢測工具廣泛地用于各類管道中,用先進(jìn)的裝備技術(shù)跟蹤檢查腐蝕狀況,并建立數(shù)據(jù)庫,以此來判定管段的報(bào)廢決策。美國最早建立的ASME/ANSI B31G“腐蝕管道剩余強(qiáng)度的簡明評價方法”規(guī)范可用于處理單片腐蝕對管道承壓能力的影響,但該規(guī)范因簡化和假設(shè)條件的不足而過于保守,低估了腐蝕管道的極限承壓能力。后來針對B31G的保守性,在進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)上,形成了美國石油協(xié)會《服役適用性評價推薦做法》API 579[6]。這些方法都從理論上對腐蝕缺陷進(jìn)行了剩余強(qiáng)度的評價,得到一些實(shí)際應(yīng)用,保證了管道的安全運(yùn)行。
我國長距離輸油管道運(yùn)行時間已接近設(shè)計(jì)使用壽命,管道大修改造過程已發(fā)現(xiàn)了大量的腐蝕缺陷,1995年制定了《鋼質(zhì)管道管體腐蝕損傷評價方法》的標(biāo)準(zhǔn)。但由于國內(nèi)檢測技術(shù)未跟上,腐蝕管道基本屬于事后維修,目前研究成果基本屬于局部的和零散的,適用標(biāo)準(zhǔn)和條件不統(tǒng)一,評價思想不具備體系完整性,更無法與國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌。
管道剩余強(qiáng)度評價技術(shù)已經(jīng)在實(shí)際中得到一些應(yīng)用,但仍是一個發(fā)展中的技術(shù),目前存在以下幾個主要難題:如何對體積型缺陷提出一種既不過分保守又比較安全可靠的評價方法.2)如何對體積型缺陷進(jìn)行概率失效評價;3)如何對氫鼓泡和氫致開裂你散損傷型缺陷進(jìn)行剩余烈度評價。