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腐蚀海底管道的可靠性评估

作　者: 夏雪
导　师: 任慧龙
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 腐蚀海底管道参考应力法剩余强度 Monte Carlo方法可靠性
分类号: U178
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 124次
引　用: 2次
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内容摘要

随着海洋油气的开采与运输事业的不断发展,作为目前最主要的油气输送工具,海底管道系统发挥着越来越重要的作用。由于海底管道处在恶劣的海洋环境中,承受着各种环境因素的影响,使得人们对管道能否在营运期间安全运行格外关注。腐蚀是造成海底管道安全事故的重要原因之一。因此对腐蚀海底管道进行安全可靠性评估具有很强的现实意义。本文具体的工作内容如下：1.对国际上通用的ASME-B31G、DNV-RP-F101、PCORRC方法、API579准则以及有限元五种评估腐蚀海底管道剩余强度的方法进行了比较分析。2针对常用方法的保守性,应用参考应力法对腐蚀海底管道进行了一系列不同几何缺陷尺寸下的有限元模型非线性分析,确定了腐蚀海底管道在弯矩、弯矩和内压共同作用下的剩余强度。3.考虑到腐蚀缺陷有关参数的不确定性,以腐蚀管道失效压力的分析为基础,建立了腐蚀管道可靠性极限状态方程。采用蒙特卡罗法对腐蚀管道的失效概率进行了计算。通过一段实际管道腐蚀失效概率的计算,验证了蒙特卡罗法的可行性。4.依据剩余强度计算模型,在用蒙特卡罗法求得失效概率的基础上根据目标可靠度对腐蚀管道的剩余寿命进行了评估。5.应用MATLAB中的图形用户界面功能编制了计算腐蚀海底管道失效概率的软件界面。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 课题研究的目的和意义  11-12
  1.2 课题的国内外研究现状  12-20
    1.2.1 海底管道的失效原因  12-15
    1.2.2 腐蚀海底管道的剩余强度研究现状  15-17
    1.2.3 腐蚀海底管道的剩余寿命研究现状  17-18
    1.2.4 腐蚀海底管道的可靠性研究现状  18-20
  1.3 课题的研究内容  20-21
第2章腐蚀海底管道剩余强度工程评估方法  21-35
  2.1 概述  21
  2.2 腐蚀海底管道剩余强度评估的工程方法  21-34
    2.2.1 ASME-B31G标准  21-25
    2.2.2 修正的ASME-B31G标准  25-27
    2.2.3 PCORRC方法  27
    2.2.4 DNV-RP-F101标准  27-29
    2.2.5 API 579准则  29-31
    2.2.6 有限元分析方法  31
    2.2.7 几种工程方法的比较分析  31-34
  2.3 本章小结  34-35
第3章腐蚀海底管道剩余强度的有限元分析  35-68
  3.1 概述  35-36
  3.2 非线性分析  36-38
    3.2.1 非线性分析的定义  36
    3.2.2 非线性分析的分类  36-37
    3.2.3 非线性分析的特点  37-38
  3.3 极限载荷及其确定方法  38-47
    3.3.1 确定极限载荷的增量弹塑性有限元方法  40-43
    3.3.2 确定极限载荷常用的工程方法  43-45
    3.3.3 确定极限载荷的参考应力法  45-47
  3.4 腐蚀海底管道在弯矩作用下的剩余强度评估  47-60
    3.4.1 海底管道腐蚀缺陷处应力表达式的确立  47-48
    3.4.2 力学模型影响因素及其简化  48-51
    3.4.3 有限元模型的建立  51-54
    3.4.4 有限元模型的加载及结果分析  54-59
    3.4.5 应力表达式有效性的验证  59-60
  3.5 腐蚀海底管道在弯矩和内压共同作用下的剩余强度评估  60-67
    3.5.1 海底管道腐蚀缺陷处应力表达式的确立  60-63
    3.5.2 有限元模型的加载及结果分析  63-67
  3.6 本章小结  67-68
第4章腐蚀海底管道的可靠性评估  68-87
  4.1 结构可靠性分析概述  68-70
  4.2 腐蚀管道失效模型的确立  70
  4.3 随机变量的概率分布  70-73
    4.3.1 腐蚀速率的确定  70-71
    4.3.2 各随机变量分布规律的确定  71-73
  4.4 基于蒙特卡罗法的管道失效概率计算  73-83
    4.4.1 失效概率的计算方法及对比研究  73-77
    4.4.2 管道在内压作用下的失效概率  77-79
    4.4.3 管道在弯矩作用下的失效概率  79-81
    4.4.4 管道在弯矩和内压共同作用下的失效概率  81-83
  4.5 目标失效概率的确定  83
  4.6 剩余寿命的预测  83-85
  4.7 计算失效概率的软件界面  85-86
  4.8 本章小结  86-87
结论  87-89
参考文献  89-94
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  94-95
致谢  95-96
附录  96-106

腐蚀海底管道的可靠性评估

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