油气长输管道腐蚀预测模型构建及预防方法研究
油气长输管道系统是运送石油以及石油产品的管道系统，近些年来，由于油气长输管道事故频发，引起了人们对管道安全问题的极大关注。其中，由于油气长输管道腐蚀导致管道失效泄漏，从而引发爆炸的事故不断发生。据统计，油品管道腐蚀失效引发事故的比例约占总管道事故数的25％。因此，找出运输管道腐蚀规律，得出腐蚀预测模型，建立腐蚀防护系统，是我们目前亟需解决的问题之一。本文首先通过危险与可操作性分析对油气长输管道系统进行了风险辨识，得出了目前系统存在的安全隐患，并着重分析了管道腐蚀泄漏产生的后果。然后设计了管道腐蚀实验，模拟了油气长输管道在酸性介质腐蚀下的情况。通过改变酸性溶液浓度以及实验温度得到腐蚀速率与浓度温度的关系，然后通过数据挖掘以及拟合，得到油气长输管道在无防护下管壁厚度与变量之间的关系，从而预测管道腐蚀失效的时间。最后，综合腐蚀预测模型与危险与可操作性分析结果以及油气长输管道运送的物料、安全措施、应急措施等方面，建立完整的油气长输管道安全工艺系统，达到事故预防的目的。从而降低因管道腐蚀失效造成的事故发生频率及影响。主要研究内容如下: (1)建立简化的油气长输管道系统模型，并进行危险性与可操作性分析。分析可能出现的偏差，推测出可能造成偏差的原因以及导致的后果。对危险程度进行定性分析，得出危险等级。着重分析管道因腐蚀泄漏导致的后果以及原因。确定事故后果的风险等级，最终得出危险性与可操作性分析报告。 (2)利用盐酸溶液以及20钢钢管等实验材料对油气长输管道酸液内腐蚀进行模拟。通过控制盐酸溶液浓度以及实验温度，利用超声波测厚仪对钢管厚度进行定时测量，得出管壁厚度与溶液浓度与实验温度的关系。根据钢管管壁厚度的变化量，同时可以得出腐蚀速率与溶液浓度和实验温度的数据变化。 (3)对实验数据进行挖掘，利用MATLAB软件对腐蚀速率与溶液浓度和实验温度的变化数据进行拟合，得出腐蚀速率预测曲线，并进行实验验证。根据预测曲线可以推算出管壁的腐蚀情况，提出管道定期检修建议。 (4)根据危险性与可操作性分析报告以及得出的腐蚀预测模型，并结合长输油气管道运送物品的化学品信息、系统操作规程、危险工况下应急操作等知识，建立长输油气管道工艺操作知识信息系统。对管道区域以及油站给出安全建议。
油气长输管道;腐蚀现象;预测模型;风险辨识
北京化工大学
硕士
机械工程
王峰;石磊
2020
中文
TE988.2
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）