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西南石油大学本科毕业设计(论文)1确定性的管道完整性评价方法可优化腐蚀控制和降低成本MJJSIMONTHOMAS,LHPRAGERANDCVMVOERMANS壳牌全球解决方案国际组织BVBADHUISWEG31031CM阿姆斯特丹荷兰BPMIGLINANDBFMPOTS壳牌全球解决方案美国3333公路6南休斯顿,德克萨斯州77082LJRIPPON,壳牌全球解决方案国际组织BVVOLMERLAAN82288GDRIJSWIJK荷兰摘要一个提高管道完整性管理的方法,考虑内部腐蚀,外部腐蚀以及第三方破坏。这个系统可以用来定义腐蚀控制和监测新的和存在的线路需求。它也可以用来测定完整性,最优化检查和处理存在线路的维修和修复。这个方法考虑了所有相关因素,如二氧化碳腐蚀,硫化氢,氧,有机酸和细菌的内部腐蚀,土壤腐蚀性,涂层情况和阴极保护的外部腐蚀以及和操作环境有关的第三方破坏。检查计划遵循基于风险的方法。系统应用于全世界大量的管道并且向商家展示其附加价值。CD5城市配气站工艺设计2绪论管道完整性管理从历史观点上说是主要基于生产的流体(内部保护)和土壤条件(外部保护)因素。这种方法可引导以管道设计工程师的观点为出发点的很好的设计。例如,二氧化碳腐蚀常常占腐蚀的大部分原因,可供选择的材料的使用或者腐蚀禁止是基于正确的模型下选择的,用来解决内部腐蚀。相似的,设计适当的涂层和阴极保护系统是为了防止外部腐蚀。一旦管道投入使用常出现其他因素导致腐蚀,通常是操作性质对完整性造成严重的威胁。在许多情况下氧气的侵入以及细菌的存在,或者抑制剂泵的可靠性将决定内部腐蚀速率并且相关操作费用。在许多情况下氧气进入和细菌出现或者抗化剂泵浦的可靠性确定内部腐蚀速率并且相关操作费用。另一种主要的威胁是第三方破坏,其原因很不相同,由于挖掘或者拖捞船木板造成的意外损伤,蓄意破坏以及偷窃油品所造成的破坏。人们利用有关管道失效的历史资料来决定管道完整性的主要方向,因此能够采取措施预防管道失效。应该意识到失效的频率与当地环境密切相关,如表1所示,欧洲和美国管道失效的主要原因是外部损伤,机械损伤(制造和建筑缺陷)以及腐蚀1。很显然有效的完整性管理方案必须考虑所有潜在威胁。应该设计监控和检测计划,这样能够及时地查出和更好地消除这些威胁。这个方案应该在基于监控和检测结果上进行再次指引管道的维护。它也应该提供相关的信息以指引管道的修理和复原。形成命名为PIPERBA(1)软件包的主要要素的程序开发成功。它被大多数壳牌主要操作员以及部分第三方所采纳。整个软件包在其他地方被描述2,本文集中于描述这个计划的完整性评估部分。1专利计算机程序PIPERBA管道风险评估2利用专利计算机程序计算二氧化碳腐蚀、估计由细菌,氧气和有机酸引起腐蚀。西南石油大学本科毕业设计(论文)3确定性的完整性评估基本的完整性管理过程在图1中描述。最重要的输入和支持工具也同样表示在图中。完整性管理过程的主要步骤将被讨论,其主要的威胁考虑计划的最新方案,内部腐蚀,外部腐蚀和第三方破坏。内部腐蚀管道运输采出液的最共同的内部腐蚀机理是二氧化碳腐蚀,硫化氢腐蚀,有机酸腐蚀,氧腐蚀和细菌腐蚀。内部模型为计算没有实施保护措施的管道期望腐蚀速率而存在。早期二氧化碳模型在别处被详细地讨论3,4。最新的计算机程序HYDROCOR(2)结果也估计腐蚀是由于存在的有机酸,氧气,细菌和硫化氢造成5。一个开发的特别版本用来支持管道完整性管理计划在本文中描述。图2所示为输入和输出屏。为了方便,输入栏基于操作线服务类型提前选择。利用这种方法,操作者只需集合和输入相关数据。图2所示,程序也考虑关键操作经验以调整估计的有效腐蚀速率。这包括的因素有减轻沉积腐蚀的机会和提供细菌生长可能性的清管历史。最后,考虑化学有效率,也就是压注化学溶液程序和议定对策的配合性。这种腐蚀控制的有效性是非常重要的并且可以如下表达,在这种情况下为禁止表示抑制剂有效性,表示抑制腐蚀率,表示未抑制腐蚀率。如果系统依靠生物杀灭剂来控制细菌腐蚀,下标“抑制”和“未抑制”应该相应地替换。一个相似的方法适用于计算其他操作系统的有效性的结果。例如露点控制。最后一步是联合计算的腐蚀率和腐蚀监控数据,检查数据和操作经验。这个方面将在以下详细讨论。因此,以通用格式表示在图1的的步骤可以表示出内部腐蚀如图3。应该注意到这个术语“腐蚀监控”包括腐蚀率测量,残留物,操作参数跟踪如压注化学溶液系统和议定目标的配合性等等。CD5城市配气站工艺设计4外部腐蚀陆上管线(埋地或裸露)予以考虑的外部腐蚀威胁是大气腐蚀,埋地钢的腐蚀是由于阴极保护系统的干涉和绝缘接头的失效。防止外部腐蚀的保护方式通常是基于外部涂层和阴极保护以防止损坏的涂层发生腐蚀。管道通过分析确定这些威胁所导致腐蚀的几率。第一步是确定未保护的腐蚀率,基于从测得的电阻系数数据和土壤类型得到的管道沿线的土壤腐蚀性。这确定了主要的外部腐蚀威胁和形成设计适当腐蚀控制系统的基础。典型的埋地管道腐蚀率在表2中给出。其次,阴极保护质量的估定基于加电自检测试以及闭合内电压测量调查数据。后者也用于估计保护反对干涉风险和绝缘接头失效的发生。表示腐蚀率,为阴极保护系统的有效性。其要素表示在表3中。这将导致估计的裸露钢的腐蚀率需考虑某一时期的阴极保护系统的性能。考虑的干涉类型有其他管线的阴极保护,或者交叉或者平行于考虑的管线,绝缘接头和法兰,直流和交流区域以及输电线。涂层的有效性通过以下讨论的电流密度测控数据和全线电压测量估定。外部腐蚀估计过程在图4中表示。外部腐蚀近海海底管线对于海底管线,外部腐蚀的威胁考虑海水腐蚀,由于阴极保护系统的干涉和绝缘接头的失效造成的腐蚀。(后两者对陆上管线的影响更大,因为几乎所有的海上阴极保护系统采用牺牲阳极的方法)。防止外部腐蚀通常基于外部涂层和阴极保护来实现对涂层破坏区域的保护。通过分析管道确定这些威胁导致腐蚀的几率。对于外加电流阴极保护系统,一个相似的方法可应用于海上情况确定外部腐蚀率。对于牺牲阴极保护系统,只要牺牲系统被设计,外部腐蚀率将为零。那么评估将着眼于阴极保护系统由于使用寿命或扩大化的涂层破坏而引起的失效风险。阴极保护质量的估定,基于执行远程操作载体的测定,一体化数据从管道隔水管阴极保护系统获得。如果管道或者建筑连接使用外加电流系统,那么干涉风险和绝缘接头失效的发生可以被估定。涂层有效性通过电流密度测控数据估定。
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