腐蚀缺陷管道剩余强度评价方法对比及应用

康 也，郝 敏*，马思达

（沈阳化工大学 机械与动力工程学院，辽宁 沈阳 110142）

国家能源的开采与运输都会应用管道，对管道性能要求很高，而且需要定期进行安全检查，油气运输管道大多埋于地下，在运输过程中，管道出现介质腐蚀和机械损伤导致的管壁变薄现象[1]。因此，及时对油气管道进行剩余强度评价至关重要。近年来，许多学者对管道剩余强度准则适用性展开了一系列的研究。青松铸[2]等对ASME B31G-2012[3]标准进行了分析，表明流变应力的影响随钢级的增大而降低，较低的流变应力保守性高，留有裕量较大。

1 油气管道剩余评价规范

目前，国际上主流的评价方法有 ASME B31G 准则、修正B31G 法、C-Fer 法、DNV-RP-F101 规范、美国 Battle实验室开发的 PCORRC 法等。

1.1 PCORRC准则

1.2 DNV RP-F101准则

2 不同方法的适用性分析

为了研究上述6种方法的适用性，借鉴文献中所给出的含体积型缺陷钢管的爆破实验数据，见表1。

表1 各钢级管道基本参数

19 X65 762.00 17.50 8.80 100.00 24.30 20 X65 762.00 17.50 8.80 300.00 19.08 21 X70 1219.20 19.89 15.41 605.70 7.60 22 X70 1219.20 19.89 4.12 603.50 21.40 23 X70 1219.20 19.89 7.44 605.70 17.70 24 X70 1219.20 19.89 1.77 607.70 23.30 25 X70 1219.20 13.79 10.78 588.40 4.70 26 X80 457.00 8.10 5.39 39.60 22.00 26 X80 457.00 8.10 5.39 39.60 22.00 27 X80 1219.00 19.89 15.41 605.72 9.30 28 X80 1219.00 19.89 7.44 605.72 17.70 29 X80 1219.00 19.89 1.77 607.74 23.30 30 X80 1219.00 13.79 10.78 588.37 5.20

2.1 低强度钢油气管道剩余强度分析方法对比

钢材序号1-10的低强度钢油气管道剩余强度分析方法计算结果见图1。

图1 低强度钢剩余强度分析方法对比

修正的B31G准则计算结果接近管道爆破压力，修正的B31G优于传统的B31G准则，更适合低强度钢剩余强度评定。对于PCORRC和DNV RP-F101准则，计算结果有四组过于接近爆破压力，因此PCORRC和DNV RP-F101准则不适合评定X42,X46两种钢材。

2.2 中强度钢油气管道剩余强度分析方法对比

钢材序号11-20的中强度钢油气管道剩余强度分析方法计算结果见图2。

图2 中强度钢剩余强度分析方法对比

修正后的B31G方法不适合评价中等强度钢油气管道剩余强度。PCORRC准则以及 DNV RP-F101准则的评估结果接近管道爆破压力，对中高强度钢油气管道，用PCORRC准则以及DNV RP-F101准则进行剩余强度评价有明显优势。

2.3 高强度钢油气管道剩余强度分析方法对比

钢材序号21-30的高强度钢油气管道剩余强度分析方法计算结果见图3。

传统的B31G准则和修正的B31G准则评价高强度钢有一定的不稳定性，不可用于对高强度钢的剩余强度评定。但是PCORRC准则以及DNV RP-F101准则在评价高强度钢管道时，表现有良好的适用性，PCORRC准则和DNV RP-F101准则计算的剩余强度曲线非常接近且相互平行，表示这 2 种方法在对高强度钢管道进行评价时有很高的相似性。因此，在对高强度钢的油气管道进行剩余强度评价时，优先选用PCORRC准则以及DNV RP-F101准则。

3 结论

（1）对于低强度钢，修正B31G准则计算的剩余强度结果更接近管道的爆破压力，更适合评价中低强度钢。传统的B31G准则、计算出剩余强度结果偏小，具有一定的保守性。

（2）传统的B31G准则、修正的B31G准则对于评定高强度钢有一定的不稳定性，不可用于对高强度钢的剩余强度评定。但PCORRC准则以及DNV RP-F101准则在评价高强度钢管道时表现有良好的适用性，且计算的剩余强度结果相近。因此，在对高强度钢的油气管道进行剩余强度评价时，优先选用PCORRC方法以及DNV RP-F101方法。