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强化热塑性塑料管适用性评估的可行性研究

通过Rob Kulka博士, TWI有限公司资产完整性管理部门经理本文发表在《Inspectioneering Journal》2021年3 / 4月刊上。188游戏平台下载
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简介

目前还不存在全球认可的非金属部件(如强化热塑性塑料管)的适用性(FFS)程序。一项研究发现,在目前的文献中存在显著的差距,并为服务适应度方法的发展提供了初步路线图。这种方法将适用于油气管道和其他应用。目前的工作总结了现有技术的文献和经验,以及在了解可能的损伤机制的基础上可用于支持FFS程序未来发展的信息。

人们发现,关于复合材料部件的强度特性(特别是在缺陷条件下)的信息是公开的。确定损伤容限的程序是不存在的,目前的评估是非常保守的方式进行的。可能有机会将金属部件的现有FFS程序调整为复合材料部件及其典型的损伤机制。

背景

世界范围内对非常规资源的勘探和生产的普遍趋势推动油气行业考虑在这种苛刻的环境中采用新的材料来保护腐蚀。非金属管道(在石油和天然气行业中用于指增强聚合物管道)作为传统碳素钢管道的可靠替代品,已经获得了大量的关注和接受。虽然最初主要应用于消防水系统和公用事业等非关键应用,但它们越来越多地应用于注水、油气输送管线和立管,为行业更广泛的应用提供了良好的信心。非金属的完整性管理(包括但不限于FFS评估)的成熟标准和程序的提供将使非金属管道系统能够得到更广泛的部署。

FFS程序以工程方法为基础,在规定的荷载和环境条件下评估工程构件和结构的安全功能。

通常,对于金属部件,FFS评估的主要目标是评估存在缺陷时的操作安全性。这些缺陷的常见情况包括腐蚀损伤、裂缝、缺乏融合、疲劳损伤、不对中或其他形状缺陷(可能是机械损伤的结果),以及为了延长使用寿命或在其他服务中使用而重新确认组件。

在各种标准和规范中,如BS 7910、API 579-1/ASME FFS-1、DNVGL-RP-F108、ASME B31G和API 1104等金属组件和结构都有经过充分验证的FFS程序。当一个组件受到超出设计限制的损坏时,就需要修复或更换它。然而,在某些情况下,可能更可取的做法是(例如,为了方便或成本)进行FFS评估,以评估组件的剩余强度,并决定是否需要修理和/或压力降级。应该注意的是,FFS验收标准通常不同于原始设计标准。在考虑植物寿命延长的可能性时,FFS研究也非常有益。对运行历史、材料退化和在役缺陷产生的评估可能有助于允许装置在设计寿命之外运行,可能需要修改操作条件。FFS研究的基础是对缺陷构件在载荷作用下的力学行为的了解,以及对缺陷类型、尺寸和方向的精确了解。数值应力分析和材料试验也可以支持该方法。FFS评估最重要的要素是部件的几何形状、加载历史(包括压力和温度)、材料的特性(包括对环境的依赖性)以及损伤机制的识别。了解了这些因素,就可以准确地评估是否适合继续服役,是否需要降级,是否需要修理或更换。

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