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随着近年来国外和国内几次恶劣漏油事件的发生,国家相关管理机构和管道运营者对海洋石油生产过程中的各环节和各种设施的安全性和可靠性也越来越关注。海底管道是海洋石油生产的重要运输工具和手段,海底管道的安全与否直接关系到海洋石油生产能否顺利进行,也关系到海洋环境的安全。而据统计得知腐蚀是造成海底管道失效最重要的因素之一,因此必须通过一定的检测手段来掌握海底管道的腐蚀缺陷状态并对其展开相应的安全评估。故本文开展了以下几个方面的研究:首先,在国内外资料收集以及现场调研的基础上,对管道安全评估文献和腐蚀缺陷评估规范/标准进行了收集、整理和吸收,分析比较了管道腐蚀缺陷安全评估技术国内外应用现状以及研究成果;总结了海底管道结构特点、输送特点、内腐蚀特征与影响因素以及内腐蚀缺陷类型等内容;分析了海底管道腐蚀失效模式特征,海底腐蚀管道破坏机理,以及管道体积型缺陷常用的评估标准对于海底腐蚀管道安全评估的适用性问题。其次,基于DNV RP-F101《腐蚀管道评估的推荐作法》,结合海底管道内检测的实际情况,把海底管道腐蚀缺陷划分为单一缺陷和相互作用缺陷,分别采用分项安全系数法和许用应力法,以Visual Basic6.0为平台开发了海底腐蚀管道剩余强度计算程序。运用所开发的程序,对几个主要缺陷参数(如缺陷深度、缺陷长度、相邻缺陷间距等)的敏感性进行分析,发现缺陷深度对海底腐蚀管道许用操作压力的影响最大。同时运用程序对两种海底腐蚀管道剩余强度计算方法的实用性以及差异性进行评价,在评估具有相互作用缺陷的海底管道时,建议选用分项安全系数法;而在评估单一腐蚀缺陷海底管道时,应该选取两种方法计算值的较小值作为海底腐蚀管道的许用压力值。然后,运用有限元软件ANSYS分别对单层配重管结构和双层管中管结构的海底腐蚀管道承压能力进行分析。考虑到海底管道腐蚀缺陷实际形状,以及ANSYS建模时的方便性,分别运用长方体和半球体模拟海底管道缺陷形状。由于单层配重管结构的特殊性,在建模时特别考虑了混凝土配重层对含缺陷管道剩余强度的影响,模拟结果发现配重层对单层管剩余强度影响较大。根据双层海底管道内管受内压,外管承受外部压力的结构特点,在分析双层管剩余强度时仅对内管进行有限元建模分析。最后,针对局部腐蚀减薄产生应力集中现象,对DNV腐蚀因素失效概率模型进行修正。结合海底管道许用操作压力和最大等效应力安全校核结论,基于DNV OS F101《海底管道系统规范》设计条件下的海底管道安全标准,提出了海底腐蚀管道基于极限状态的安全评估方法。运用此方法对中海油湛江分公司涠洲作业区海底管道进行安全评估,并运用修正后的DNV模型计算出管道腐蚀失效概率,评估发现该海底管道是一条安全等级为“低”的管道,需要采取相应的安全维护措施。