摘 要

管道运输对于石油生产是重要的运输方式，管道的安全运行的可靠性已经引起了高度的重视。我的选题是复杂环境下各个管道的现状，在各种地区和复杂的地址条件共同影响下，涉及许多因素，需要综合考虑。本文介绍的三种典型环境下的管道。

介绍了输气管道遭受的腐蚀问题，并且分析了影响腐蚀的因素，从内防腐蚀到外防腐蚀，阴极保护等方面解释防腐蚀的应对措施。为了能对输油管道的腐蚀速率进行全面预测，掌握输油管道腐蚀的基本规律，介绍了现在常用的油气集输管道腐蚀速率预测与方法。

地质灾害对输油管道的安全运行产生了巨大的影性风险，滑坡、泥石流、塌陷、地质等地质灾害都对管道的安全生产运行带来了严峻的考验，在地质灾害当中，滑坡是对管道伤害最大的一种类型，所以本文以滑坡地质灾害重点，深入分析滑坡情况下对输油长输管道带来的内力和变形影响，建立了数值分析模型，为开展日常风险管控和事故情况下应急监测及应急抢修提供了很好的判别准则。

对于输油输气管道得疲劳问题, 选择管道工程中常用的螺旋缝埋弧焊管高频电阻焊管和直缝埋弧焊管3种材料采用小试样对不同区域的疲劳裂纹扩展特性进行测试与对比研究 。同时,采用自行研制的油气输送管全尺寸实物疲劳试验系统对含裂纹类缺陷的 X60 SSAW焊管进行了水压实物疲劳试验 ,对含表面裂纹缺陷的输送管在承受内压疲劳载荷下表面裂纹的扩展规律进行了探索研究。建立实验疲劳和管道实物疲劳。该研究结果为管道的抗疲劳设计与评价 、在役管道疲劳寿命的预测和检测周期的确定提供了依据。

关键词: 管道的安全、管道腐蚀、滑坡、疲劳破坏

Abstract

Pipeline transportation is an important transportation mode in oil production and transportation, and its operation safety and reliability have attracted high attention. My topic is the influence of complex environment on pipelines. under the common influence of various regions and complex address conditions, there are many factors involved, which need to be comprehensively considered. Pipelines in three typical environments introduced in this paper.
This paper introduces the corrosion mechanism of pipelines, analyzes on the factors influencing the corrosion, and expounds some countermeasures for preventing the corrosion from aspects of internal and external corrosion prevention and cathodic protection, etc. In order to predict the corrosion rate of oil pipelines and master the basic rules of oil pipeline corrosion, this paper introduces several common methods for predicting the corrosion rate of oil and gas gathering and transportation pipelines.
Geological disasters have brought great potential risks to the safe operation of oil and gas pipelines. geological disasters such as landslides, debris flows, collapses and geology have brought severe tests to the safe operation of pipelines. among these geological disasters with great influence, landslides are the most common type. Taking landslide geological disasters as an example, this paper analyzes in depth the internal forces and deformation effects brought by landslides on long-distance oil-gas transmission pipelines, and establishes a numerical analysis model, which provides good criteria for carrying out daily risk control and emergency monitoring and emergency repair in case of accidents.
Aiming at the fatigue problem of oil and gas transmission pipelines, three kinds of materials commonly used in pipeline engineering, namely spiral welded pipe ( ssaw ), high frequency resistance welded pipe ( ERW ) and straight welded pipe ( uoe ), were selected to test and compare the fatigue crack growth characteristics of different areas ( pipe body, weld seam and heat affected zone ) by using small samples. At the same time, the hydraulic physical fatigue test of X60 ssaw welded pipe with crack-like defects was carried out by using the self-developed full-scale physical fatigue test system of oil and gas transmission pipe, and the propagation law of surface crack of transmission pipe with surface crack defect under internal pressure fatigue load was explored and studied. The correlation between the small test fatigue test and the pipeline physical fatigue test results is established. The research results provide the basis for the anti-fatigue design and evaluation of pipelines, the prediction of fatigue life of in-service pipelines and the determination of detection period.

Key words: complex environment, pipeline corrosion, landslide, internal force and fatigue life

目录

第1章 绪论

1.1目的及意义

1.1.1选题的目的

1.1.2选题的意义

1.2.国内外研究概述

1.2.1西气东输管道面临的腐蚀问题

1.2.2西气东输管道面临的滑坡问题

1.2.3西气东输管道冷热应力疲劳问题

1.3论文的研究内容与研究技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

第2章 管道面临的腐蚀的原因与处理

2.1管道腐蚀机理分析

2.1.1二氧化碳腐蚀原理

2.1.2氧腐蚀原理

2.1.3硫化氢腐蚀原理

2.1.4土壤腐蚀原理

2.2影响管道腐蚀的因素

2.2.1管道的材质与制造因素

2.2.2管道所处的环境

2.2．3管道操作运行过程中的使用应力

2.3管道防腐蚀措施

2.3.1管道阴极保护技术

2.3.2杂散电流排流保护

2.3.3涂层保护

2.4.输油管道腐蚀监控技术

2.5本章小结

第3章 管道面临滑坡的原因以及危害

3.1滑坡的特点

3.2滑坡引起的管道的受力分析

3.2.1滑坡情况下管道的力学模型

3.2.2滑坡状态下管道的内力分析

3.2.3当量轴力So为拉力时的情况

3.2.4当量轴力So为压力时的情况

3.3纵向上的位移求解

3.4本章小结

第4章 油气输送管道疲劳寿命分析及预测

4.1疲劳破坏基础

4.2埋地输气管道疲劳验算方法

4.3工程应用

4.3.1工程概况

4.3.2容许应力幅

4.3.3实际应力幅

4.4 试验材料及方法

4.4.1小试样疲劳试验

4.4.2实物疲劳试验

4.4.3实物疲劳试验结果及分析

4.4.4裂纹嘴张开位移 (CMOD)试验结果及与疲劳裂纹扩展量的关系

4.5.小结

第5章 总结与展望

5.1.总结

5.2.展望

致谢

参考文献

第1章 绪论

1.1目的及意义

1.1.1选题的目的

西气东输通过九省一市，39个直辖市，88个县市，375个乡镇。47个穿越大小断裂带，穿越长江，黄河等5条大河，中小河流542条，公路隧道16条。这种复杂多变的外部环境必须伴随着诸多风险。同时，随着整个管道运营，沿线社会环境和自然环境的发展，管道保护和管理难免出现一些新问题，新变化和新要求。主要表现为西段社会支持条件差，巡线管道困难;东部地区违法施工压力大，违规建设时有发生。如果按照120亿立方米天然气的年设计计算，西气东输将为东部四省和一个城市提供大量工业气体，如化学和发电。它涉及2亿多人的生活。如果发生严重的空气故障，后果将是灾难性的。

随着天然气管道的不断运行，由于各种内外因素的影响，管道本身将受到破坏，尤其是在一般山区由于地质条件较差而受损。特别是在石材部分，耐腐蚀绝缘层在使用过程中容易损坏和老化。或者人为破坏，工艺改造导致天然气管道腐蚀和穿孔，或由于焊接质量等原因导致天然气微量泄漏，这反过来又威胁到上游和下游的天然气生产活动和社会稳定。不断增长的需求推动了长距离油气管道建设的快速发展。在着名的西气东输管道工程中，有许多管道工程需要穿越地质条件复杂的中西部山区（如2004年完工的中牟天然气管道）。这些地区有许多地质灾害，如山体滑坡，危岩崩塌和泥石流。埋深多在0.8～2.5 m，自身抵抗能力较差。地质灾害导致管道变形和失效。因此，地质灾害的研究对于天然气管道的力学行为具有重要意义。中武管道的管土非线性接触模型及其地质灾害特征讨论了滑坡与输气管道的位置关系。根据工程地质学，弹性力学，结构力学和有限元方法，选择了两个滑坡实例。对管道在滑坡变形作用下的内力和强度进行了理论分析和数值模拟。西气东输管道的第三方损害风险因素是指西气东输管道沿线的政府，社会组织和居民对管道和天然气供应造成损害的因素。

管道运输是石油生产运输中的重要运输方式。介绍了管道的腐蚀机理，分析了影响腐蚀的因素，从内外防腐和阴极保护两方面探讨了防腐措施。为了预测输油管道的腐蚀速率，了解输油管道腐蚀的基本规律，介绍了几种常用的预测油气集输管道腐蚀速率的方法。这为未来石油输送管道腐蚀研究和腐蚀速率预测研究的发展提供了参考，但已完成的天然气管道常常受到各种地质灾害的影响。其中，山体滑坡是较为常见的地质灾害之一，并且造成严重事故。目前国内外对滑坡灾害管道的力学分析和风险评估研究较多，但基于管道力学分析的滑坡灾害风险评估研究较少。为改进输气管道滑坡危险性评估方法，本文以滑坡灾害管道应力分析为基础，开展输气管道滑坡危险性评估方法研究。论文的主要研究内容如下: