基于TEM检测对管道的断裂失效分析与安全评估

论文摘要

本文拟将目前国际上比较先进的管道检测技术与管道的可靠性安全评估结合起来，形成了一整套管道适用性评价系统,包括管道腐蚀检测技术的选择、管道断裂失效分析、管道剩余寿命的预测以及管道可靠性安全评估。文章利用管道腐蚀检测技术检测出的数据，经过处理后运用于断裂力学理论、极限分析以及概率论等知识结合形成的混合型计算方法中，然后成功地对腐蚀缺陷管道进行可靠性分析与安全评估。本文的主要工作如下：（1）评述了国内外现有的腐蚀检测方法，并选定合适的腐蚀检测技术。例如瞬变电磁检测技术，它能在不开挖、不停输的情况下隔地检测出管道的腐蚀缺陷。本文阐述了瞬变电磁法的优缺点，利用其原理隔地检测出管道腐蚀缺陷的准确位置和平均壁厚，经过开挖后，再利用超声检测得到的数据进行了验证。综合评定后，得到了运用于断裂失效分析的有效数据。（2）对缺陷管道进行断裂力学分析。利用检测得到的数据参数，先对管道进行了应力分析，采用了断裂力学理论、极限分析和权函数理论相结合的方法，得到了既简单又实用的应力强度因子计算表达式。然后基于概率统计理论与极限分析原理，对缺陷管道是否失效进行了判断，并计算了管道的剩余强度。（3）管道剩余寿命的预测。介绍了CVDA-84规范和J积分断裂力学的计算方法，计算了管道的临界腐蚀缺陷尺寸，再运用概率统计方法预测了管道的剩余寿命。（4）缺陷管道的可靠性分析。阐述了管道可靠性的主要指标和计算理论，介绍了管道可靠性的计算方法，基于断裂失效判据，结合概率统计理论，计算出了管道的可靠度和失效概率。最终，本文实现了对管道的可靠性分析与安全评估。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 缺陷管道断裂失效分析的发展现状
• 1.3 本论文的主要工作内容及贡献
• 1.3.1 本论文的主要内容
• 1.3.2 本论文的主要奉献
• 第2章 缺陷管道的检测
• 2.1 管道检测技术的确立
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 瞬变电磁法的基本原理
• 2.1.3 WTEM-1Q/GPS浅部瞬变电磁勘探系统的确立
• 2.2 瞬变电磁法在管道检测中的实例试验
• 2.2.1 试验的测试
• 2.2.2 检测数据分析
• 2.2.3 试验小结
• 2.3 本章小结
• 第3章 缺陷管道的应力和失效分析
• 3.1 缺陷管道的应力分析
• 3.1.1 应力分析计算方法
• 3.1.2 缺陷管道应力强度因子的计算公式
• 3.1.3 应力强度因子的实例数值分析
• 3.2 缺陷管道的失效分析
• 3.2.1 管道失效模式的确定
• 3.2.2 管道的断裂失效判据
• 3.3 管道剩余强度的计算
• 3.3.1 管道剩余强度的计算方法
• 3.3.2 管道剩余强度的实例计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 缺陷管道的剩余寿命预测
• 4.1 管道的临界腐蚀缺陷尺寸的计算
• 4.2 预测管道的剩余寿命随着时间的变化趋势
• 4.3 利用概率统计方法预测管道的剩余寿命
• 4.4 试验结果与分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 缺陷管道的可靠性分析
• 5.1 管道可靠性分析的理论基础
• 5.1.1 管道可靠性的主要指标
• 5.1.2 管道可靠性的计算理论——应力与强度干涉理论
• 5.2 管道可靠度的计算方法
• 5.2.1 标准一阶二矩法
• 5.2.2 标准Monte-Carlo数值模拟法
• 5.3 管道可靠性评估的试验数值算例
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 课题的成果和进展
• 6.2 课题的未来展望
• 参考文献
• 发表论文情况说明
• 致谢