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编订：__________________单位：__________________时间：__________________腐蚀作用下城市埋地燃气管道的失效概率分析(正式)Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-2039-65 腐蚀作用下城市埋地燃气管道的失效概率分析(正式)使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。
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摘要：失效概率确定是管道定量风险评价的核心内容。
为此，针对城市燃气输配管道特点，通过建立管道失效概率模型，利用可靠性理论得出了腐蚀作用下城市埋地燃气管道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随机参数进行了分析。
结果表明：在管道投入运行初期，腐蚀对管道失效概率的影响较小，其余参数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，竖直荷载是影响城市埋地燃气管道失效概率的最主要因素；随着工作压力的增加，竖直荷载影响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因素为材料屈服强度、工作压力、竖直荷载和管道壁厚等；随着管道服役年限的增加，腐蚀对失效概率的影响增大并逐渐占据主导地位，在管道运行后期，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。
关键词：燃气管道腐蚀失效概率风险评价可靠性理论服役年限完整性管理Analysis of failure probability of urban underground gas pipelines under corrosion effectAbstract：Failure probability determination is the core of quantitative risk assessment on pipelines．In this studv，a modcl for failure probability of pipelines was constructed considering the specific features of gas transmission and distriburion Dipeline networks in urban areas．The model was used to determine the changes of failure probability of urban underground gas pipelines with itsservice life under corrosion effect by using reliability theory．In addition，random parameters that may affect the failure probability of pipelines were analyzed．The results show that corrosion may present minor impacts on the failure probability of pipelines in early stages of operation，whereas impacts of other parameters may vary in accordance with operation pressures．Under operation pressures below 2.5MPa，vertical loads are the most important contributor to the failure probability of urban underground gas pipelines．With ttle increase of operation pressures，the impact of vertical loads on failure probability may decrease gradually，whereas that of yield strength of materials and wall thicknesses of the pipeline may increase steadily．When operation pressurereaches 4.0MPa，factors that may present significant impacts on the failure probability of pipelines include yield strength of materials，operation pressures．vertical loads and wall thickness of the pipelines．Over the service life of the pipelines，impacts of corrosion on failure probabilitv mayincrease gradually and eventually play a dominant role．In later operation stages，major factors that may impact the failure probability of pipelines include corrosion index，corrosion multiplier and operation pressure．Keywords：Gas pipeline；Corrosion；Failure probability；Risk assessment；Reliability theory；Service life；Integrity management风险评价技术是管道完整性管理的重要组成部分，也是保证城市燃气管网安全运营的重要手段，其中管道失效概率的确定是定量风险评价的核心内容，其准确性也决定了评价结果的合理性和适用性[1-3] 。
在役聚乙烯燃气管道风险评估方法8.1风险评估模型8.1.1风险评估模型的组成风险评估模型包括失效可能性评分模型和失效后果评分模型。
8.1.2失效可能性评分模型按照表B.1规定的在役聚乙烯燃气管道失效可能性评分模型分别确定资料审查得分S H宏观检查得分S2、敷设环境调查得分S3、管道示踪系统完整性检查得分S4、直接检验得分S5、安装及验收得分S6、使用年限得分S7、安全管理得分S8。
在役聚乙烯燃气管道失效可能性得分S的计算按照公式（B.1）：S工Sj ................................. （B.1）r=1如果所评估的管道中存在以下情况，应将失效可能性得分S调整为IOO分：a）管道组成件不满足设计要求；b）工作压力超过设计压力；c）含有不可接受的缺陷；d）安全保护装置和措施不满足设计要求。
B.1.3失效后果评分模型按照表B.2规定的在役聚乙烯燃气管道失效后果评分模型分别确定介质燃烧性C H介质毒性C2、最高工作压力C3、最大泄漏量C八地形C5、风速C6、人口密度C7、沿线环境（财产密度）C8、泄漏原因C9、抢修时间C1。
、供应中断的影响范围和程度C U、用户对管道所输送介质的依赖性C12,在役聚乙烯燃气管道失效后果得分C的计算按照公式（B.2）：12C=ECi ............................................... （B.2）/=I如果所评估的管道中存在以下情况，应将失效后果得分C调整为150分：a）未避开GB50028所规定的不宜进入或通过的区域，并且与建筑物外墙的水平净距小于GB50028的规定或不满GB50028对分段阀门的规定；b）未避开GB50028所规定的不应通过的区域或设施，并且未采取安全保护措施。
油气管道失效概率计算模型及其应用研究进展王文和;沈溃领;王骏逸;庄越【摘要】Currently, there are dozens of calculation models of failure probability for oil and gas pipeline, such as Kent risk index method, expert judgment method, fault tree analysis, safety factor method, database analysis, structural reliability theory and so on. Among them, the most commonly used and most effective calculation models for oil and gas pipeline can be divided into three categories: database analysis model, fault tree analysis model and structural reliability theory model. In this paper, these three categories of analysis models and their advantages and disadvantages, applicable conditions and application research progress were reviewed. The fault tree analysis method was combined with fuzzy comprehensive theory and Bayesian networks theory to form improved fault tree analysis so as to make the result more objective and reasonable in forecasting probability of failure. The methods using structural reliability theory model are mainly FOSM and Monte Carlo method. In this paper, different calculation models were analyzed and compared, and also the development of failure probability calculation model research was presented, in which useful reference for the selection and depth study of calculation models of failure probability were provided.%当前,油气管道失效概率计算模型包括肯特风险指数法、专家判断法、故障树分析法、安全系数法、数据库分析法、结构可靠性理论等几十种评估方法,其中最常用且最有效的油气管道失效概率计算模型可分为数据库分析模型、故障树分析模型、结构可靠性理论模型三类计算模型.文章综述了三类计算模型及其优缺点、适用条件和应用研究进展.故障树分析法与模糊综合理论和贝叶斯网络理论相结合形成改进的故障树分析法,使其失效结果更加客观合理.结构可靠性理论模型的求解方法主要是一次二阶矩法、Monte Carlo法.对不同计算模型进行了分析比较,并给出了失效概率计算模型的发展趋势,为以后失效概率计算模型的选取及深入研究提供了有力的借鉴.【期刊名称】《化工设备与管道》【年(卷),期】2016(053)006【总页数】7页(P73-79)【关键词】油气管道;失效概率;故障树;MonteCarlo法;贝叶斯网络【作者】王文和;沈溃领;王骏逸;庄越【作者单位】安全预警与应急联动技术湖北省协同创新中心,武汉 430070;重庆科技学院安全工程学院,重庆 401331;重庆市安全生产科学研究院,重庆 401331;重庆科技学院安全工程学院,重庆 401331;重庆科技学院安全工程学院,重庆 401331;安全预警与应急联动技术湖北省协同创新中心,武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】TQ055.8;TH123油气管道是连接石油天然气工业产、运、销各环节的纽带，油气管道的广泛应用有效地保障了国家能源供应，促进了经济的发展[1]。
城镇燃气聚乙烯管道失效风险等级评定方法研究王新华;徐永亮;屈安;孟涛;何仁洋【摘要】For the safety foundation is weak, frequent leakage accident of urban gas polyethylene pipe, difference from the traditional steel gas pipeline, introducing the extension theory, combined with Kent scoring method and analytic hierarchy process ( AHP) ,on the preliminary definition of polyethylene pipe-line risk level, four main evaluation index third party damage, brittle cracking, creep failure, aging and leakage are determined,the failure risk assessment model of urban gas polyethylene pipe is established, the calculation method of the evaluation index and the corresponding weight value is determined.A simple example is used to demonstrate the proposed approach,quantitative calculation the failurerisk level,feasi-bility of the extension theory in the failure risk assessmentof gas polyethylene pipe,the results show that the proposed index is reasonable,scientific and effective of the evaluation method,the evaluation results are credible,it provides a new way for the failure risk assessment of urban gas pipeline.%针对安全基础薄弱、泄漏事故频发的城镇燃气聚乙烯管道，区别于以往传统钢质管道，引入可拓理论，结合肯特评分法和层次分析法，在对聚乙烯管道风险等级进行初步定义的基础上，确定了第三方破坏、脆性开裂、蠕变失效、泄漏失效4个主要评价指标，建立了城镇燃气聚乙烯管道失效风险等级评定模型，确定了各风险评价指标的评分及其权重值的计算方法。
管道的失效评定方法研究常方圆;马贵阳;冉龙飞;安利姣【摘要】Pipeline is the main way to transport oil and gas, and it plays an important role in the national production and life. Because the medium of pipeline transportation is flammable, explosive and other characteristics, the failure of pipeline in service due to too large load or excessive deformation may pollute the environment, cause casualties and economic loss. Based on catastrophic damages of pipeline failure in the actual engineering, the failure assessment diagram method, the failure assessment method, stress based failure assessment method are usually used to assess the pipeline failure, in order to ensure safe ,reliable and efficient operation of the pipeline.%管道是油气输送的主要形式，在国民生产、生活中起着重要作用。
由于管道输送介质的易燃、易爆等特点，正在服役的管道由于承受载荷过大、过量变形等原因引发管道产生失效行为，其后果可能污染环境，引发人员伤亡，造成经济损失。
基于管道失效所带来危害的灾难性，实际工程中采用失效评定图法、基于应力的失效评定方法、基于应变的失效评定方法作为管道失效行为的判定依据，对管道的失效情况作出评定，以保证管道安全、可靠、高效运行。
第31卷 第4期2010年7月石油学报A CT A PETROLEI SINICAV o l.31JulyN o.42010基金项目:国家自然科学基金项目(No.50908244)和重庆市自然科学基金项目(No.2009BB 0357)联合资助。
作者简介:黄小美,男,1980年3月生,2008年获重庆大学工学博士学位,现为重庆大学讲师,主要从事天然气输配和利用的教学和科研工作。
E mail:hx m 1980@文章编号:0253 2697(2010)04 0664 04燃气管道失效概率评估方法研究黄小美李百战 彭世尼 张家兰(重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室 重庆 400030)摘要:失效概率评估是燃气管道定量风险评估的关键内容之一。
对基于专家估计的主观失效可能性评估方法和基于历史失效数据统计或强度理论的客观失效概率评估方法的优缺点进行了分析,提出了一种主观方法和客观方法相结合的失效概率评估方法。
采用历史失效数据统计方法,计算燃气管道的平均失效概率;采用层次分析法,利用专家估计数据,求得管道失效可能性,并认为主观估计的中等可能性等于历史失效数据统计的平均失效概率,从而确定主观失效可能性和客观失效概率之间的关系式。
以埋地钢质管道腐蚀失效为例,阐述了这种失效概率评估方法。
采用主观估计法,求得任意情况下的管道失效可能性,利用主观可能性和客观概率之间的关系式,求出燃气管道的客观失效概率。
关键词:燃气管道;失效概率;客观方法;主观方法;腐蚀失效中图分类号:T E 732 文献标识码:AAssessment methods of failure probability on gas pipelinesH U ANG Xiaom ei LI Baizhan PENG Shini ZH ANG Jialan(K ey L abor ator y o f Eco envir onments in T hr ee Gor ges Reser voir Region of the M inis try of Education,Chongqing Univer sity ,Chongq ing 400030,China)Abstract :T he failur e probability assessment (F PA )is one of the key quant itativ e risk assessments o n gas pipes.T he pr esent paper analyzed bot h advantag es and disadvantages of the subject ive FP A method based on ex per ts ex perience and the o bject ive FP A method based o n histo rica l failure data o r intensity theo ry ,r espectively.A new assessment met ho d combined by the bo th subjective and ob ject ive methods w as develo ped in this paper ,and it ado pted a statist ic analysis on histo rical f ailure data t o calculate an aver age failur e pr obability o f gas pipes and applied a hiera rchy analy sis o n ex perts evaluat ion data t o fig ure out a failure possibility of g as pipes.A relat ionship betw een the subjectiv e failure po ssibilit y and o bjective failur e pro bability w as built up thro ugh t his integ rated analy sis met ho d that assumes the medium possibility of the subjective assessment equal to the averag e failur e pro bability o f the histor ical fail ure data.T aking the failure pr obability by co rr osion on buried steel pipelines as an ex ample,the paper expatiated upon this appr oach of the failure pr obability assessment,w hich firstly estimated the failure po ssibilit y of pipelines under any co nditions v ia the subjectiv e assessment,and t hen determined the o bjective failur e pro bability o f pipelines by means of the relatio nship betw een the subjectiv e pos sibility and objective probability.Key words :g as pipeline;failure pro bability ;objective method;subjective method;cor ro sion failur e燃气输配管网系统是城市重要的生命线工程,燃气管道失效不仅会造成能源供应中断,还可能导致严重的生命财产损失[1]。
由于管道失效及其后果都具有很强的不确定性,国内外一些机构考虑以定量风险评价为基础的方法来对燃气管道实施风险管理[1 2]。
失效概率评估是燃气管道定量风险评价的核心内容之一,也是主要的难点所在。
管道失效概率评估有两种不同的方法,即客观方法和主观方法。
客观方法是以历史失效数据统计计算概率,或采用强度理论计算失效概率;而主观方法则是根据业内专家的经验来评估管道失效的可能性。
主客观评估方法各有优缺点,为充分利用两种方法的优点而回避其缺点,笔者提出了一种基于专家估计的主观方法和基于历史失效数据统计的客观方法相结合的燃气管道失效概率评估方法。
1 管道失效概率评估的客观方法1 1 历史失效数据统计法管道是一种连续的产品,通过焊接或其他形式的连接,管道长度可以无限增大。
评估管道失效概率通常采用单位长度上、单位时间内的失效次数来表达。
历史失效数据统计法通常是计算具有某种特征的单位长度管道、单位时间内的失效次数。
例如,某市的某条第4期黄小美等:燃气管道失效概率评估方法研究665钢管服役年龄为20年,采用环氧煤沥青防腐,埋设在黏土中,厚度为4m m,其腐蚀失效概率为P ,则有P =nL式中:n 为钢管在某个年度的腐蚀失效次数;L 为钢管的总长度,m 。
采用历史失效数据统计法计算概率时,必须要有完整的管道基本信息数据和每次失效的记录数据,这通常需要建立完整的数据库系统。
国外的一些管理机构和天然气运营企业已经建立了一些管道失效数据库[3];而国内燃气管道失效记录数据库则还刚刚开始建设,数据远未完善[4]。
即便是较为完备的数据库,也难以收集到足够的数据计算具有某种因素特征下的管道失效概率。
例如,假设腐蚀失效的影响因素有13个,每个因素有4个水平,则至少需要413(6 7 107)条失效记录,才可能覆盖到每个因素的每个水平,显然任何数据库都难以收集如此多的失效记录数据。
目前,历史失效数据统计法只能统计具有某些总体特征的管道平均失效概率,而对于具有更详细特征管道的失效概率则由于数据缺乏而无法得出。
1 2 结构可靠性方法结构可靠性方法是通过建立管道极限状态方程,把管道的强度和应力都当成是随机量,依据强度 干涉理论来求解失效概率[5 7]。
这种方法需要已知强度和应力的概率分布,对于埋地管道,尤其是带缺陷的管道,这是难以获取的;若没有可靠的检测仪器,只能通过经验来确定,因而降低了可信性。
此外,对于埋地钢质管道,主要的失效原因是腐蚀和第三方破坏,在不开挖情况下,腐蚀缺陷的确切状况尚无可靠方法检测,因而也无法采用结构可靠性方法评价其失效概率。
而第三方破坏则是一种极端应力作用下的失效,是一种偶然失效事件,因而也不适合采用结构可靠性方法评估其概率。
2 管道失效概率评估的主观方法管道失效概率评估的主观方法统指以专家估计为基础数据的评估方法,通常列出管道失效的影响因素及每个因素的各种具体情况,聘请专家评分,以确定每项因素的权重和每个因素情况的分值,最终计算出失效可能性值。
该值可代表失效概率的相对大小,但不能得到失效概率的绝对值。
由于客观方法实施难度大,目前实际应用的管道失效概率评估方法大多是主观方法,例如国内外广泛采用的Kent 管道风险指数法[8]、层次分析法[9 10]和模糊综合评价等方法[11 12]都是典型的主观方法。
根据埋地管道外腐蚀失效的影响因素,可建立失效可能性层次结构,如图1所示。
对图1中的各个非顶层因素,对其直接上层因素的权重进行调查,调查数据整理后的结果列于表1。
图1 埋地钢管外腐蚀失效层次结构Fig.1 Hierarchical structure of buried steel pipeline f ailure caused by external corrosion列出图1层次结构中每个底层因素可能遇到的情况,对这些情况导致管道失效的可能性值评分:可能性值为1,表示管道肯定会失效;可能性值为0,表示管道肯定不失效;可能性值为0 1、0 2、0 3、0 4、0 5、0 6、0 7、0 8和0 9时,依次表示失效可能性为极低、很低、低、较低、中等、较高、高、很高和极高。
对所有列出的具体情况从[0,1]范围内取一个值,代表该情况导致每公里管道1年内失效的可能性。
例如,对某条管道666石 油 学 报2010年 第31卷 情况估计的可能性值进行整理,结果见表2。
根据层次分析法的计算规则[13],将表1的权重和表2的可能性值代入,可得具有表2所列特征的管道外腐蚀失效可能性值为0 548。
