管道减薄缺陷超标安全性评价

减薄缺陷超标安全性评价（一）
管道焊缝成形良好，管道支架结构完好，操作平稳，无明显的压力波动。

管线1994年6月投入使用，材料为20#。

操作压力为小于等于1MPa ，最高操作温度为120℃，管线的外径为114mm ，公称壁厚为6mm ，实测局部减薄区域位于Φ114×6的管段，宽度和长度方向上的尺寸进行测量表明缺陷约为30×30mm ，实测壁厚最小值为4.2mm ，缺陷附近实测最小壁厚为4.6mm 。

基本参数
投入运行日期 1994年6月
主体材料 20#
规格（外径×壁厚）mm
Φ114×6
压力 MPa
4 温度 ℃
200 设计参数
介质
沥青 最高工作压力 MPa
1 最高工作温度 ℃
120 操作参数
介质
沥青
查工业金属管道设计规范 GB50316-2000，操作温度下材料相关参数如下表2：
表2材料相关参数
主体材料 20#
材料屈服强度σs （MPa ） 245
抗拉强度σb （MPa ） 410 弹性模量E （MPa ）
190000 泊松比ν
0.3
许用应力（MPa ） 130
1. 按GB/T19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》计算
考虑到该条管道系统操作平稳，无明显的压力波动，故无须进行疲劳分析，所以可直接采用压力管道局部减薄塑性失稳方法进行评定。

3．1 缺陷表征与管道尺寸确定
缺陷处管道公称壁厚为6mm ，已使用12.8年，可估计材料腐蚀速率为： C 2=（6-4.6）/12.8= 0.11mm/年；
预计下一检验周期为 4 年；
管道缺陷附近的计算壁厚为：T =4.6-0.11×4=4.16mm ； 计算条件下管道径比T
D D K o o −=
2/2
/=1.08<1.4，此比值符合压力管道局部减薄塑性失
稳方法的适用范围，检验周期内的腐蚀量=4×0.11=0.44mm ；
'c
则=4.6-4.2+0.44=0.84mm C 缺陷无量纲深度为
/c C T ==0.84/4.16=0.20<0.7 T C −=3.32mm>2mm 符合评定前提条件。

3．2 确定材料的流动应力
缺陷位于母材上，所以管道材料的流动应力为：
s f σσ==245MPa
3．3 计算无缺陷时管道的极限载荷
0ln L f P K =
=245×ln1.10=21.44； ()330
43
L o i M R R σ=−f =1.23×107KN m ⋅ 3．４ 免评计算
该管道符合设计条件，且内压与极限内压之比
Lo
P
P =0.05<0.3，符合免评计算的前提条件，且 b =0.09≤0.25，
000/)]([T T T C c −+==0.44<0.45，缺陷可免于评定。

4． 结论
(1) 根据上述评定结果，该管道安全状况等级为2级，下次检验日期为2011年3月； (2) 在操作压力小于等于1MPa 且无明显波动，操作温度小于等于120℃，排除管道材料发生应力腐蚀的可能性的条件下，未来4年中，该管道上发现的局部减薄可通过基于GB/T19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》的评定计算。

减薄缺陷超标安全性评价（二）
管道焊缝成形良好，管道支架结构完好，操作平稳，无明显的压力波动。

管线1970年9月投入使用，材料为20#。

操作压力为小于等于0.25MPa ，最高操作温度为160℃，管线的外径为168mm ，公称壁厚为8mm ，宽度和长度方向上的尺寸进行测量表明缺陷约为30×30mm ，实测壁厚最小值为4.9mm ，缺陷附近实测最小壁厚为5.0mm 。

2. 基本参数
相关参数如下表1：
表1 管线相关参数
投入运行日期
1970年9月
主体材料 20#
规格（外径×壁厚）mm
Φ168×8 压力 MPa
2.5 温度 ℃
200 设计参数
介质
丙丁烷 最高工作压力 MPa
0.25 最高工作温度 ℃
160 操作参数
介质
丙丁烷
查工业金属管道设计规范GB50316-2000，操作温度下材料相关参数如下表2：
表2材料相关参数
主体材料 20#
材料屈服强度σs （MPa ） 245
抗拉强度σb （MPa ） 410 弹性模量E （MPa ）
190000 泊松比ν 0.3 许用应力（MPa ）
129
3. 按GB/T19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》计算
考虑到该条管道系统操作平稳，无明显的压力波动，故无须进行疲劳分析，所以可直接采用压力管道局部减薄塑性失稳方法进行评定。

3．1 缺陷表征与管道尺寸确定
缺陷处管道公称壁厚为8mm ，已使用36.5年，可估计材料腐蚀速率为： C 2=（8-5.0）/36.5=0.08mm/年；
预计下一检验周期为 4 年；
管道缺陷附近的计算壁厚为：T =5.0-0.08×4=4.68mm ； 计算条件下管道径比T
D D K o o −=
2/2
/=1.06<1.4，此比值符合压力管道局部减薄塑性失
稳方法的适用范围，检验周期内的腐蚀量=4×0.08=0.32mm ；
'c 则=5.0-4.9+0.32=0.42mm C 缺陷无量纲深度为
/c C T ==0.42/4.68=0.09<0.7 T C −=4.24mm>2mm
符合评定前提条件。

3．2 确定材料的流动应力
缺陷位于母材上，所以管道材料的流动应力为：
s f σσ==245MPa
3．3 计算无缺陷时管道的极限载荷
0ln L f P K =
=245×ln 1.06=16.19MPa ； ()330
43
L o i M R R σ=−f =3.05×107KN m ⋅ 3．４ 免评计算
该管道符合设计条件，且内压与极限内压之比
Lo
P
P =0.02<0.3，符合免评计算的前提条件，且 b =0.06≤0.25，
000/)]([T T T C c −+==0.47>0.45，不符合免评计算的前提条件
3．5 缺陷处弯矩载荷的确定
该管线操作压力为0.25MPa ，由内压引起的轴向应力值：
14PD
T
σ=
=2.25MPa 该管道结构合理，符合设计条件。

从保守角度出发，假设由内压和弯矩共同引起的应力值已达到操作温度下许用应力值129MPa ，则由弯矩引起的应力值：
2σ=126.75MPa
据此可推出管线最大弯矩载荷为：
()3
3243
o i M R R σ=
−=1.21×107KN m ⋅ 3．6 纯内压下的塑性极限内压
经对局部减薄的规则化，A ＝15mm ，B ＝15mm ，C ＝0.42mm ，对其进行无量纲化处理得：
相对轴向长度/
a A 0.76
==R 相对环向长度b B /i π==T ====0.06 相对深度 c C 0.09 /所以a a 0.76
min(3.0,)e
3bc a c A e e ⋅==0.01
因为12.57，所以
/a b =0.95LS p =−1.04e A =0.93
0LS LS L P p P =×=15.13MPa
因为0.01，所以/(1)cb b −=sin()
cos 22LS c b c b m ππ⎛⎞=−
=⎜
⎟⎝⎠
0.99 0LS LS L M m M =×=3.03×107KN m ⋅
如果下列公式成立，则该缺陷在下一检验周期内是安全的：
2
2
0.44LS LS P M P M ⎛⎞⎛⎞
+≤⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠
对于该管线：
22
LS LS P M P M ⎛⎞⎛⎞+=⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠
0.16 0.44<低于容限值，说明该局部减薄缺陷是安全的。

5． 结论
(1) 根据上述评定结果，该管线安全状况等级为2级，下次检验日期为2011年3月； (3) 在操作压力小于等于0.25MPa 且无明显波动，操作温度小于等于160℃，排除管道材料发生应力腐蚀的可能性的条件下，未来4年中，该管道上发现的局部减薄可通过基于GB/T19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》的评定计算。