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《中国石油大学》 2008年
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海底管线安全可靠性及风险评价技术研究

丁鹏  
【摘要】: 海底管线的安全可靠性分析与风险评估是全面评价海底管线在服役过程的安全可靠性能和预期寿命,有效预防海底管线失效,提高海底管线可靠性,延长海底管线寿命的重要应用型理论研究。本文的主要研究成果有: (1)研究腐蚀海底管线的剩余强度和失效概率。总结分析了含缺陷海底管线剩余强度的计算方法和计算准则,获得多种因素对海底管线剩余强度的影响规律,并给出随服役时间变化的海底管道腐蚀缺陷剩余强度及失效压力的预测程序。通过对腐蚀缺陷海底管道剩余强度的三维非线性有限元分析,得到了缺陷方位、缺陷深度和缺陷长度的变化对缺陷最大应力的影响规律。建立腐蚀海底管线失效的极限状态方程,应用一次二阶矩法对含腐蚀缺陷海底管道的失效概率进行计算,分析海底管线强度和载荷的随机性对其可靠性的影响规律,确定海底管线失效概率的影响参数及其影响规律。 (2)对海底管道缺陷评定技术及评定规范进行了深入的分析研究,为海底管道缺陷安全可靠性评定提供理论基础。根据16Mn海底管线钢的拉伸试验结果,考虑到海底管线强度、载荷、缺陷尺寸等参数具有一定的随机性,以概率断裂力学和可靠性理论为基础,采用随机数值模拟和理论计算等方法分析了海底管线强度的随机性及其影响因素。基于BS 7910评定标准,建立了含裂纹缺陷海底管线的安全可靠性评定模型,对埕岛油田某海底管线焊接接头处的表面裂纹进行了可靠性评定,给出海底管线缺陷安全评定的可靠度结果,得出了海底管线失效概率与评定参数的统计分布规律。 (3)进行地质灾害作用下海底管道的安全评定分析。建立悬跨海底管道的振动方程,求解出悬跨段管道的固有频率及管道的允许悬空长度,得到水流速度、边界条件和轴向力对悬空管道的固有振动频率和极限允许跨长的影响规律。建立海底管道数值计算模型,对海底管道进行地震载荷作用下的动力响应分析,得到地震烈度、阻尼比及场地类型对海底管线抗震响应的影响规律。 (4)通过理论分析及疲劳试验预测海底管线在波浪载荷作用下的疲劳寿命。设计完成了16Mn海底管线试件的拉-拉单轴成组多级疲劳试验。采用基于概率的疲劳寿命统计方法,对16Mn海底管线疲劳试验的数据进行分析处理,得出可供海底管线现场直接应用的疲劳寿命预测公式。并对海底管线焊接接头的疲劳曲线进行修正分析,得到服役海底管线焊接接头在不同存活率下的P-S-N曲线。同时,综合分析各种疲劳寿命预测公式,选择适合于海底管线实际服役过程且应用较为简单的寿命预测方法,应用海底管线的模拟疲劳试验得到的P-S-N曲线,进行海洋立管在波浪载荷作用下的疲劳寿命预测研究。 (5)分析研究适合海底管线实际工况的定量风险评价模型。通过对埕岛油田海底管线系统的数据采集和资料分析,建立海底管线系统故障树分析模型,得出引起海底管线失效的主要因素。在此基础上,建立基于故障树分析的海底管线风险评估的模糊综合定量分析方法及其模型,综合分析海底管线各风险因素的影响程度和发生概率,同时考虑人为因素等难以量化或资料不完备的风险因素;对埕岛油田某段海底管线的风险情况进行实例计算和验证,计算结果表明风险评估模型具有较好的可信度。 (6)开发“海底管线安全评定与风险评价系统”软件。根据上述研究成果,结合国内外相关权威规范,采用动态数据库技术、优化筛选技术和计算机图形学,完成了相关软件的开发,并将其成功应用于相关实例的计算中。
【学位授予单位】:中国石油大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TE973

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 谭光宗;;基于可拓工程法的海底隧道施工突水后果严重性分析[J];北京交通大学学报;2013年01期
2 杜曼;赵东风;孟亦飞;;长输天然气管道泄漏事故后果评价方法与应用[J];油气储运;2012年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李兵;钻爆法海底隧道建设期工程安全风险分析及控制[D];北京交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李晓静;海底管线溢油在水体中的输移扩散数值模拟研究[D];中国海洋大学;2012年
2 刘姚瑶;井口高压管汇超声测厚方法与系统[D];华中科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 肖建勇;海洋平台安全风险分析方法研究[D];天津大学;2003年
2 高凤丽;基于风险矩阵方法的风险投资项目风险评估研究[D];南京理工大学;2004年
3 黄鑫;海底管线设计分析[D];天津大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 管德旺;段梦兰;何宁;杨伟;;深水管道J形铺设工艺分析[A];2011年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2011年
2 欧阳吕伟;黄进浩;李艳青;;水下工程耐压结构安全系数可靠性计算[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
3 宋海平;吴志超;;飞机结构疲劳定寿中的分散系数[A];全国结构振动与动力学学术研讨会论文集[C];2011年
4 方华灿;吴小薇;;海洋石油平台结构系统的疲劳寿命预测[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年
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6 闫相祯;高进伟;杨秀娟;;J55油管的疲劳可靠性试验研究[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(一)[C];2007年
7 陈群志;毕世权;魏金龙;王逾涯;蒋瑞华;;复杂飞机结构裂纹萌生寿命确定的工程方法[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(一)[C];2007年
8 杨红亚;张帷;董明思;;柔性纤维混凝土的疲劳特性研究[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(二)[C];2007年
9 曲先强;马永亮;崔洪斌;张杰;王长利;;Paris公式中材料参数的统计特性分析[A];2008全国MTS断裂测试研讨会论文集[C];2008年
10 闫相祯;许志倩;杨秀娟;高进伟;;套管钻井双轴循环疲劳可靠性试验研究[A];2008全国MTS断裂测试研讨会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭海涛;受水下爆炸载荷作用的船体结构可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 韩凤亭;珠江三角洲地区港口工程风险分析及经济评估[D];中国海洋大学;2009年
3 谢波涛;台风/飓风影响海区固定式平台设计标准及服役期安全度风险分析[D];中国海洋大学;2010年
4 张敏;固定式海洋结构模型转换与动力特性研究[D];中国海洋大学;2010年
5 凌丹;威布尔分布模型及其在机械可靠性中的应用研究[D];电子科技大学;2011年
6 张红霞;AZ31B镁合金及其TIG焊焊接接头疲劳断裂行为及评定研究[D];太原理工大学;2010年
7 沙丽荣;基于正交基神经网络的结构可靠性分析[D];吉林大学;2011年
8 李芬花;水利水电工程系统的风险评估方法研究[D];华北电力大学(北京);2011年
9 李小超;海底管线悬跨段涡激振动响应的实验研究与数值预报[D];大连理工大学;2011年
10 衣振华;疲劳裂纹扩展研究及在装载机横梁寿命估算中的应用[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵大为;空间热循环和辐照环境对LF6铝合金焊接组织及性能的影响[D];河南理工大学;2010年
2 韩福冬;再生混凝土基本力学性能的数理统计分析和可靠度研究[D];山东科技大学;2010年
3 洪惠芬;石化多相流管道系统冲蚀预测及应用软件开发[D];浙江理工大学;2010年
4 夏云清;装载机差速器齿轮的非线性接触与疲劳寿命分析[D];浙江理工大学;2010年
5 易明;地震作用下渡槽结构的动力可靠度分析[D];郑州大学;2010年
6 逄锦鹏;基于概率灵敏度技术的变电构架可靠性研究[D];郑州大学;2010年
7 潘涛;深潜器耐压结构强度分析与优化设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 樊红元;FPSO外输系统风险分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 刘健光;腐蚀环境下ICMS传感器耐久性体系研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张方元;定量风险分析(QRA)及其在海底管道完整性管理方面的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 王燕;黄宏伟;李术才;;海底隧道施工风险辨识及其控制[J];地下空间与工程学报;2007年S1期
3 何存富,李隆涛,吴斌;超声导波在管道中传播的数值模拟[J];北京工业大学学报;2004年02期
4 高清军;褚云峰;林建国;;海底管线溢油的数值模拟[J];大连海事大学学报;2007年S2期
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6 马晓永;张征宇;李聪健;;面向二维零质量射流的动网格数值模拟方法[J];动力学与控制学报;2007年03期
7 范益群;沈秀芳;乔宗昭;;隧道及地下工程设计系统的风险管理[J];地下工程与隧道;2007年01期
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9 白峰青,卢兰萍,姜兴阁;地下工程的可靠性与风险决策[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2000年03期
10 杨泽平;李海兵;曾夏生;;层次分析法在工程岩体分类中的应用[J];工程地质学报;2006年06期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 金德民;工程项目全寿命期风险管理系统理论及集成研究[D];天津大学;2004年
2 钱鸿生;基于风险管理的软件生命周期模型研究[D];同济大学;2006年
3 胡群芳;基于地层变异的盾构隧道工程风险分析及其应用研究[D];同济大学;2006年
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5 张琦;大容量高保真海底管道超声检测数据处理技术研究[D];上海交通大学;2008年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王新;天然气管道泄漏扩散事故危害评价[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 黄鑫;海底管线设计分析[D];天津大学;2004年
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5 刘臻;公路建设项目经济评价与方案比选的研究[D];西南交通大学;2007年
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9 王东;武广线韶关段某岩溶隧道涌(突)水量预测及对施工影响评价[D];西南交通大学;2008年
10 王兆芹;高压输气管道泄漏模型研究及后果影响区域分析[D];中国地质大学(北京);2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 谭光宗;;基于可拓工程法的海底隧道施工突水后果严重性分析[J];北京交通大学学报;2013年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 刘安金;;青岛胶州湾海底隧道海域段施工方案[A];中国土木工程学会第十五届年会暨隧道及地下工程分会第十七届年会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 李鹏飞;海底隧道围岩稳定性分析与控制研究[D];北京交通大学;2011年
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3 李俊松;基于影响分区的大型基坑近接建筑物施工安全风险管理研究[D];西南交通大学;2012年
4 周正宇;地铁邻近既有桥梁施工影响分析及主动防护研究[D];北京交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 张梅;浅层穿越水库隧道施工技术及围岩稳定性分析[D];西华大学;2012年
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3 王键;隧道施工风险分析与评价计算机辅助系统开发与应用研究[D];北京交通大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 刘国靖,张蕾;基于风险矩阵的商业银行信贷项目风险评估[J];财经研究;2004年02期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 江锦;马洪新;秦立成;;几种典型海底管道修复技术[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
6 冷志;叶宏平;范景涛;高庆立;赵强;;海底管道悬空处理工艺[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
7 谢丽婉;陈国明;李秀美;;海底管道结构完整性数字化管理系统[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
8 李孟杰;;海底管道检测及其安全评估技术[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
9 罗超;王琮;任翠青;;海底管道整体式止屈器结构设计及数值模拟[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
10 史永晋;;基于惯性导航系统的海底管道轨迹描述技术研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 蒋万全;西二线香港海底管道项目有序推进[N];中国石油报;2011年
2 通讯员 田奕丰;西二线海底管道项目有序展开[N];石油管道报;2011年
3 记者 赵士振 通讯员 李江辉;胜利自制机器人 首次海底查管道[N];中国石化报;2010年
4 记者 汪亚萍 通讯员 徐江;大港海底管道项目亮点纷呈[N];中国石油报;2009年
5 本报特约记者 齐荣花;牵龙入海“人”[N];石油管道报;2011年
6 邓廷辉;新技术为海底管道装上“眼睛”[N];中国技术市场报;2010年
7 通讯员 邓廷辉;“863”新技术为海底管道装上“眼睛”[N];科技日报;2010年
8 记者 朱米福 通讯员 李泽;南堡油田第二条海底管道开工[N];中国石油报;2008年
9 记者 王国文 通讯员 黄敏东;两湾口海底管道附近不得乱抛锚[N];石狮日报;2010年
10 姜俏梅;“能源小国”正在寻找出路[N];科技日报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 刘羽霄;高温/高压海底管道横向热屈曲机理及控制措施研究[D];大连理工大学;2010年
3 张恩勇;海底管道分布式光纤传感技术的基础研究[D];浙江大学;2004年
4 赵天奉;高温海底管道温度应力计算与屈曲模拟研究[D];大连理工大学;2008年
5 徐继尚;粘性海床管道冲刷、自埋和安全评估[D];中国海洋大学;2009年
6 陈严飞;海底腐蚀管道破坏机理和极限承载力研究[D];大连理工大学;2009年
7 丁鹏;海底管线安全可靠性及风险评价技术研究[D];中国石油大学;2008年
8 安少军;深水海底管道套筒连接器密封接触特性研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
9 刘德华;超长距离分布式光纤传感技术及其工程应用[D];浙江大学;2005年
10 董汝博;多点地震动作用下海底悬跨管道非线性分析[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 张方元;定量风险分析(QRA)及其在海底管道完整性管理方面的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张宝林;海底管道浮拖法施工工艺及其管道铺设受力性能分析[D];长安大学;2010年
4 陈小玲;春晓气田群海底管道稳定性分析[D];浙江大学;2004年
5 何旭;海底管道防腐状态检测的基础研究[D];大连理工大学;2005年
6 高文;浅海海底悬空管道动力响应分析及治理[D];中国石油大学;2010年
7 夏立军;海底管道漏磁检测应用技术研究[D];中国石油大学;2010年
8 刘清涛;海底悬跨管线动力特性与疲劳破坏研究[D];大连理工大学;2003年
9 董丽丽;基于灰色模式识别理论的海底管道系统的路由定量风险评估[D];天津大学;2003年
10 李爱国;具有腐蚀缺陷的在役海底管道剩余强度的评估研究[D];天津大学;2003年
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