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腐蚀作用下城市埋地燃气管道的失效概率分析

作者:秦朝葵 李军 严铭卿 玉建军  
评论: 更新日期:2016年09月03日
采用可靠性理沦计算管道失效概率时,各随机参数对失效概率的相对影响程度可用重要性因子(a2)表示[18]。为此分别模拟了未发生腐蚀和发生腐蚀两种情况下重要性因子的变化情况。
针对尚未发生腐蚀的城市埋地燃气输配管道(T=0),分析了各随机参数重要性因子随工作压力的变化情况,模拟结果如图3所示。
 
分析图3可得出如下结论:
1)各随机参数对管道失效概率影响的重要程度不同。在城市高压A级燃气管道范围内(2.5MPa<p≤4.0MPa),对管道失效概率影响较大的随机参数有材料屈服强度、工作压力、竖直荷载、管道壁厚、管道弯曲系数和管道基座系数6个参数,而其余随机参数对管道失效概率的影响很小(小于等于1%)。
2)各随机参数的重要性因子与工作压力有关。当工作压力等于2.5MPa时,竖直荷载是燃气管道失效的主要因素(37.5%),其次是管道弯曲系数(22.2%)、材料屈服强度(19.5%)、管道基座系数(10.0%)等,而工作压力对管道失效概率几乎无影响;随着工作压力的增加,竖直荷载、管道弯曲系数对失效概率的重要性逐渐下降,材料屈服强度、管道壁厚的重要性逐渐增加,而工作压力的重要性显著增加;当工作压力达到4.0MPa时,重要性因子较大的四个随机参数依次是屈服强度(28.3%)、工作压力(24.2%)、竖直荷载(18.4)和管道壁厚(11.5%),而管道弯曲系数、管道基座系数的重要性降低,均小于10.0%。
针对腐蚀作用下的城市埋地燃气管道(T>0),分析了p=4.0MPa时各随机参数重要性因子随管道服役年限的变化情况,模拟结果如图4所示。
 
分析图4可得出如下结论:
1)随着管道服役年限的增加,材料屈服强度、工作压力、竖直荷载、管道壁厚、管道弯曲系数和管道基座系数6个参数对管道失效概率的影响均不同程度降低,其中屈服强度的重要性因子下降较明显,在管道运行后期,其对失效概率的影响也低于工作压力的影响。
2)腐蚀指数和腐蚀乘子对管道失效概率的影响随服役年限的增加而增大,并逐渐成为管道失效的主要因素。特别当T=50a时,这2个因素对管道失效概率的影响分别为46.2%和18.9%,其余参数中除了工作压力的影响为14.4%外,其他均小于10.0%,即受到腐蚀的城市埋地管道在运行后期,影响管道失效概率的主要参数是腐蚀指数、腐蚀乘子和工作压力。
3 结论
通过建立埋地管道失效概率模型,运用可靠性理论得出了腐蚀作用下城市埋地燃气管道的失效概率随服役年限的变化情况,并对影响管道失效概率的各随机参数进行了分析,得出如下结论:
1)在城市埋地燃气输配管道投入运行初期,腐蚀对管道失效概率的影响较小,而其余随机参数对管道失效概率的相对影响随工作压力大小而变化,当工作压力小于2.5MPa时,竖直荷载是影响管道失效概率的主要因素,其次是材料屈服强度、管道弯曲系数等,工作压力对失效概率的影响很小;随着工作压力的增加,竖直荷载、管道弯曲系数对失效概率的重要性逐渐下降,材料屈服强度、管道壁厚的重要性逐渐增加,而工作压力的重要性显著增加;当工作压力达到4.0MPa时,对管道失效概率影响较大的凶素依次是材料屈服强度、工作压力、竖直荷载和管道壁厚等。
2)随着管道服役年限的增加,腐蚀对管道失效概率的影响增大,并逐渐成为管道失效的主要因素。在管道运行后期,影响管道失效的主要参数是腐蚀指数、腐蚀乘子和工作压力等。
 
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