基于有限元法的腐蚀管道剩余强度研究

我国的石油埋地管道已经进入高龄期，穿孔事故屡屡发生。严重影响着石油运输并给经济造成巨大的损失，管道剩余强度的研究是直接判断埋地管道是否损坏的重要依据,是管道安全运行首要解决的问题。 本文结合大庆油田采油六厂埋地管线的腐蚀现状，通过宏观分析、材质分析、金相组织分析、硬度测试及腐蚀产物的微观形貌、微观成分和XRD分析等，研究了掺水管线的蚀机理。利用有限元法模拟研究了平底方形、同底方形、椭圆形、球形蚀坑及组合腐蚀缺陷对失效的影响。进行了腐蚀缺陷管道剩余强度室内模拟实验，验证了有限元分析方法的可靠性，并在此基础上开发了腐蚀管道剩余强度评价软件。 结果表明：采油六厂掺水管线由于外防腐层的破坏，导致地层中的水分渗透到管体外表面，水中的溶解氧与掺水管线外表面材料相互作用发生腐蚀，形成不致密的腐蚀产物层（Fe2O3），最终导致掺水管线腐蚀破坏。 对于平底方形缺陷，长度的临界值是150mm,宽度的临界值是10mm。对于同底方形缺陷，长度的临界值是120mm,宽度的临界值是40度,对于球形蚀坑缺陷。孔径的临界值是点蚀深度2mm,孔深的临界值是点蚀深度1.5mm。腐蚀缺陷管道剩余强度室内模拟实验结果和有限元模拟结果相近（最大误差8.6%），验证了有限法的准确性。开发的腐蚀管道剩余强度评价软件,操作简单、计算时间短，具有一定的实用价值。