花_格管线腐蚀穿孔失效模型分析VIP免费

2000年7月第15卷第4期西安石油学院学报(自然科学版)JournalofXi′anPetroleumInstitute(NaturalScienceEdition)Jul.2000Vol.15No.4收稿日期:2000202218作者简介:樊玉光(19642),男,山西翼城人,副教授,主要从事机械工程方面的研究工作.文章编号:100125361(2000)0420070203花-格管线腐蚀穿孔失效模型分析BuriedPipelineCorrosionPunchingFailureModel樊玉光1,王金刚1,陈朝达1,王全喜2(11西安石油学院机械系化机研究所,陕西西安710065;21青海石油管理局格尔木管道输油处,青海格尔木816000)摘要:为了寻找花-格管线腐蚀穿孔的原因,对西起柴达木盆地西部的油沙山,东至其东部格尔木,全长43517km的花-格管线运行以来的腐蚀穿孔次数进行统计分析和相关性计算,得出腐蚀穿孔累积数对数和运行时间的线性关系、腐蚀穿孔累积数和运行时间的指数关系.模型表明腐蚀穿孔失效呈加速态势,其腐蚀失效机理是管道防腐层下电屏蔽的电化学自催化腐蚀和管道保温层中干湿交界处氧浓差腐蚀.关键词:埋地管道;腐蚀;穿孔;数学模型中图分类号:TE973.91文献标识码:A花-格管线西起柴达木盆地西部的花土沟油沙山,东至盆地东部格尔木,全长435.7km,管径273mm,采用加热输送,出站温度70～80℃,进站30～40℃.沿线大部分地段为地下水位较低的戈壁荒漠,部分地段为地下水位较高的草原和沼泽,同时该管线的东部还穿越那陵格勒河、大灶火河和格尔木河,穿越河流的总长度近4.78km.沿线所经区域降雨量少、昼夜温差大、气侯干燥、风沙多,属典型的大陆高原性气侯.花-格管线采用的是“管中管”夹克防腐保温技术[1],在管线外部有50mm厚的硬质聚氨酯泡沫作保温层,其外是厚4mm的黑色高密度聚乙烯作防水防腐蚀层,全线采用电溶套补口方式.但是花-格管线建成投入使用后,由管道腐蚀穿孔产生的原油泄漏事故逐年增加,不仅因维修影响输油生产,造成了严重的经济损失(维修费和漏油),而且还污染了环境.通过对花-格管线使用以来的腐蚀和维修资料的分析,得到了腐蚀穿孔统计数据,并由此建立腐蚀穿孔数学模型,对该管线腐蚀穿孔机理和影响因素进行了分析.1花-格管线腐蚀穿孔数学模型青海石油局的花-格管线于1990年建成投入运行,其历年的腐蚀穿孔统计数据见表1.表1花格管线腐蚀穿孔数统计表年份19911992199319941995199619971998运行时间xi�a12345678当年度穿孔数0213251518腐蚀穿孔是一个多因素的结果,直接采用每年度的穿孔数进行分析,数据波动大,随机误差大,在此采用统计分析的累积数法[2],将年度穿孔数累加为该年度前整个运行时间的累积穿孔数,见表2.这样减少了数据波动,可建立更准确的数学模型.图1为花格管线腐蚀穿孔累积数yi对数和运行时间xi的关系曲线,可以看出二者符合线性关系.为得到两者间的统计关系,以最小二乘法建立腐蚀穿孔数量和运行时间之间的数学模型,并进行相关性和误差分析.设yi和xi数据样本的线性关系为:yi=axi+b令Q=∑ni=1[yi-(axi+b)]2达到最小值(最小二乘法),yi和xi线性回归系数为:a=SxySxxb=yθ-axθ(1)式中xθ=1n∑ni=1xiyθ=1n∑ni=1yiSxx=∑ni=1(xi-xθ)2Sxy=∑ni=1(xi-xθ)(yi-yθ)表2花格管线腐蚀穿孔分析表年份1992199319941995199619971998累积数平均值运行时间xi�a2345678355xi-xθ-3-2-10123(xi-xθ)2941014928累积穿孔数N2368132846累积穿孔数对数yi=1nN0.6931.0991.7922.0792.5653.3323.82915.3892.198yi-yθ-1.505-1.099-0.406-0.1190.3671.1341.631(yi-yθ)22.2651.2080.1650.0140.1351.2862.6607.733(xi-xθ)·(yi-yθ)4.5152.1980.40600.3672.2684.89314.647注:1991年由于全线凝管事故、热水解堵,该年度不作为统计分析样本.由表2得Α=∑(xi-xθ)(yi-yθ)∑(xi-x)2=14.647�28=0.523b=yθ-axθ=2.198-0.523×5=-0.417运行时间xi与腐蚀穿孔累积数N的对数yi=1nN的线性关系为yi=axi+b=0.523xi-0.417(2)现场实际样本{xi,yi}的相关系数为rxy=SxySxx�Syy=14.64728×7.733=0.995(3)式中Syy=∑ni=1(yi-yθ)2=7.733此样本的rxy接近于1,故两个变量(腐蚀穿孔累积数N的对数yi、运行时间xi)符合线性关系.所回归的线性关系和实际现场样本的相对误差为QSyy=1-r2xy=0.92%(4)所回归的线性关系误差很小,可很好地描述花格管线现场腐蚀穿...