缺陷評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)-

1、ASME B31G-20091適用范圍:1 位于地上、地下、近海管線的金屬損失。2 內(nèi)、外腐蝕引起的金屬損失。3 通過打磨可以完全修復(fù)的機(jī)械損傷、裂紋、電弧燒傷、制造缺陷等管道表面缺陷。4 彎管5 金屬損失受相鄰的縱向、螺旋型或環(huán)向焊縫(這些焊縫不存在質(zhì)量問題且具有韌性的影響。6 除了當(dāng)金屬損失深度大于管道壁厚的80%,可以對任意深度的金屬損失進(jìn)行測量其精確尺寸和腐蝕速率。7 符合結(jié)構(gòu)適用性準(zhǔn)則的新管道。8 有韌性斷裂萌生特性的管材的金屬損失。9 管道的操作溫度高于所規(guī)定的溫度的金屬損失,假設(shè)材料在此溫度下的強(qiáng)度已知。10 管道在可接受的環(huán)向應(yīng)力水平內(nèi)運(yùn)行的金屬損失。11 內(nèi)壓為初始載荷的管道

2、的金屬損失。不適用于:1 通過打磨仍不能恢復(fù)其光滑外形的裂紋型缺陷和表面機(jī)械損傷型缺陷。2 當(dāng)管壁上由凹陷或褶曲導(dǎo)致的徑向變形大于管道外壁的6%(除非依照三級評價(jià)參數(shù)與2.3保持一致。3 槽型腐蝕、選擇性腐蝕或優(yōu)先腐蝕對管道接縫和環(huán)形焊縫的影響。4 除了彎頭彎管其他配件的金屬損失。 5 影響材料萌生脆性斷裂的金屬損失。6 管道運(yùn)行的溫度超出了標(biāo)準(zhǔn)允許操作溫度范圍,或工作溫度在蠕變范圍。格外考慮:在一些特殊情況下,用戶也要做格外的考慮,如下:1 管道由于內(nèi)壓不足(如低于25%SMYS在低環(huán)向應(yīng)力條件下運(yùn)行,易發(fā)生腐蝕從而導(dǎo)致穿孔,該標(biāo)準(zhǔn)里的方法不能解決此類穿孔失效問題。2 受均勻腐蝕的管壁(如因

3、腐蝕而導(dǎo)致整個(gè)管道表面減薄可以在一個(gè)較高的環(huán)向應(yīng)力(高于原始管壁的額定環(huán)向應(yīng)力下有效運(yùn)行。評價(jià)均勻腐蝕區(qū)內(nèi)存在的深凹陷對管道的影響時(shí),應(yīng)該考慮到均勻腐蝕造成的管壁減薄對管道的影響。3 對于普通的埋地管道,由內(nèi)壓引起的環(huán)向應(yīng)力最大,它將會(huì)控制管道的失效形式。在非固定管道上,大面積圓周范圍的金屬損失受拉伸作用產(chǎn)生高的縱向應(yīng)力,該應(yīng)力可以從縱向和環(huán)向改變失效形式。該標(biāo)準(zhǔn)里所提供的方法不能夠處理由很高的縱向拉伸應(yīng)力而產(chǎn)生的環(huán)向失效?；谶@些情況,用戶應(yīng)該參考更廣泛的合乎使用的指導(dǎo)文件,如:API 579-1/ASME FFS-12007, Fitness-for-Service。4 受高縱向壓應(yīng)力的大

4、面積圓周范圍內(nèi)的金屬損失,容易受到起皺和膨脹的影響。內(nèi)壓引起的環(huán)向應(yīng)力與縱向壓應(yīng)力的相互作用可以降低金屬損失處的失效壓力。該標(biāo)準(zhǔn)所提供的方法不能用于處理起皺、鼓脹和環(huán)向應(yīng)力與軸向壓應(yīng)力的相互作用情況?；谶@種情況,建議用戶參考更廣泛的適于服役的指導(dǎo)文件,如:API 579-1/ASME FFS-1。2.參數(shù)A-局部金屬損失的軸向投影面積AC-夏比實(shí)驗(yàn)試樣的橫斷面面積A0-原始面積CV-夏比實(shí)驗(yàn)V形缺口的沖擊吸收能量D-管道外徑d-金屬損失的最大深度E-鋼的彈性模量L-金屬損失的長度Le-有效長度=L(4 M-鼓脹系數(shù)MAOP-最大允許操作壓力MOP-最大操作壓力PF-預(yù)測失效壓力=SFD/2t

5、PO-操作壓力,可能等于MAOP或MOPPS-安全操作壓力= PF/SFSF-預(yù)測失效應(yīng)力等級Sflow-流變應(yīng)力SO-操作壓力下的環(huán)向應(yīng)力= POD/2tSUT-特定溫度下的極限拉伸強(qiáng)度,可能等于SMTSSYT-特定溫度下屈服強(qiáng)度,可能等于SMYSSF-安全系數(shù)SMTS-最小拉伸強(qiáng)度SMYS-最小屈服強(qiáng)度t-管道壁厚z=L2/Dtzc-Le2/Dt3.評價(jià)等級簡介根據(jù)用戶所提供的數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量,可在以下四個(gè)等級中選擇進(jìn)行評價(jià):零級評價(jià):根據(jù)缺陷的長度、深度等參數(shù)進(jìn)行評價(jià)(見附錄,不需要進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。 一級評價(jià):根據(jù)測量金屬損失的軸向拉伸和最大深度,進(jìn)行簡單計(jì)算。一級評價(jià)需要該領(lǐng)域的工程師、

6、腐蝕技術(shù)人員、涂層檢驗(yàn)員或其他受過相關(guān)培訓(xùn)的人員進(jìn)行操作。一級評價(jià)也適用于評價(jià)由聯(lián)機(jī)內(nèi)檢測(inline inspection所識(shí)別出來的金屬損失異?，F(xiàn)象。二級評價(jià):二級評價(jià)比一級評價(jià)更加詳細(xì),目的是更精確的評價(jià)失效壓力。更精確的測量腐蝕表面的輪廓、考慮到金屬損失的實(shí)際分布、利用計(jì)算機(jī)軟件或電子數(shù)據(jù)表重復(fù)計(jì)算。二級評價(jià)也需要由受過相關(guān)培訓(xùn)的工程師或技術(shù)員進(jìn)行操作。二級評價(jià)適用于由高分辨率的聯(lián)機(jī)內(nèi)檢測識(shí)別出的金屬損失異常現(xiàn)象。 三級評價(jià):三級評價(jià)依照用戶自定義方法對具體缺陷進(jìn)行詳細(xì)評價(jià)。該方法充分考慮了載荷、邊界條件、材料屬性和失效準(zhǔn)則。三級評價(jià)需要在適用性評價(jià)領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)專家來操作。4.材

7、料屬性和其他數(shù)據(jù)a 給定的最小材料屬性被用在02級評價(jià)上,如果認(rèn)為從工廠的實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)室的實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)際材料屬性可以保證使用,將會(huì)被用在三級評價(jià)。材料屬性的統(tǒng)計(jì)可能會(huì)被用于13級評價(jià)建立失效可能性上。b 流變應(yīng)力:用于13級評價(jià)上,它由以下幾種情況定義:碳素鋼的操作溫度<120時(shí),Sflow=1.1*SMYS, 且SflowSMTS 。碳素鋼和低合金鋼的最小屈服應(yīng)力不超過483MPa且操作溫度低于120時(shí),Sflow= SMYS+69MPa,且SflowSMTS。碳素鋼和低合金鋼的最小屈服應(yīng)力不超過551MPa,Sflow=(SYT+SUT/2c 這個(gè)文件沒有明確規(guī)定將用哪個(gè)公式定義

8、流變應(yīng)力,Sflow=1.1*SMYS在以前的B31G里曾使用,這個(gè)仍然在零級評價(jià)中作為一個(gè)固定的元素應(yīng)用,一級評價(jià)建議采用2.2(a。d 僅零級評價(jià)用公稱壁厚定義為無腐蝕壁厚。而13級評價(jià)估都用實(shí)際的壁厚作為無腐蝕管道壁厚定義。同時(shí)對內(nèi)壓引起的環(huán)向壓力做適當(dāng)調(diào)整。e 當(dāng)溫度不低于55(夏比沖擊實(shí)驗(yàn)V型缺口有85%的剪切發(fā)生時(shí)的溫度時(shí),認(rèn)為管體材料有足夠的韌性使裂紋萌生的特性。f 采用電阻焊接連接管子會(huì)受到各種情況的影響:規(guī)范熱處理、單和雙埋弧焊連接、使用屏蔽金屬電弧焊接的環(huán)向焊縫、氣體金屬弧、熔劑芯焊絲電弧焊和埋弧過程(人工的還是機(jī)械化的,或是兩者結(jié)合的。這些因素也會(huì)產(chǎn)生足夠的韌性斷裂萌生的

9、特性。g 一些操作條件諸如:低溫、長期裸露于酸性環(huán)境或高溫下,對材料的延展性和斷裂韌性有不良影響。5.安全系數(shù)和認(rèn)可意義當(dāng)計(jì)算出的失效應(yīng)力等于或大于在操作壓力下的環(huán)向應(yīng)力乘以一個(gè)合適的安全系數(shù)時(shí),缺陷被認(rèn)為是可以接受的。沒有一個(gè)單一的安全系數(shù)可以適合所有的管線施工、管線運(yùn)行模式和缺陷類型。該文件推薦最小安全系數(shù)等于最小水壓試驗(yàn)壓力與最大允許操作壓力或最大操作壓力的比值,但通常都不低于1.25。在某些情況下,安全系數(shù)較大,如:在對群眾或環(huán)境有更高風(fēng)險(xiǎn)的地方;而有些情況下安全系數(shù)較小,如:在有限的一段時(shí)間或使用附加的程序來適當(dāng)限制操作模式,或在偏遠(yuǎn)的地方操作,這些都可以減少失效后果。在確定特定管段

10、安全系數(shù)時(shí),管段操作者需要考慮腐蝕深度、長度測量的精確度,腐蝕增長速率、管段的特性、水壓試驗(yàn)、控制壓力方法的可靠性以及影響風(fēng)險(xiǎn)的外部因素。當(dāng)用內(nèi)檢測評價(jià)管道缺陷時(shí)使用較高的安全系數(shù),這樣保證留下較小的缺陷,延長下一次內(nèi)檢測周期。6.缺陷的相互作用1 如果缺陷之間縱向或環(huán)向距離不超過管道三倍壁厚(3t,就認(rèn)為缺陷之間有相互作用,相互作用的缺陷被當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立缺陷計(jì)算。2 缺陷間的距離超過管道三倍壁厚,認(rèn)為缺陷之間沒有相互作用,應(yīng)看做獨(dú)立的缺陷計(jì)算。 1.13缺陷的方位不連續(xù)包裹的涂層導(dǎo)致管道產(chǎn)生螺旋型的腐蝕。當(dāng)螺旋角小于45度時(shí),腐蝕區(qū)域的總長度記為L1,如圖1.13-1。當(dāng)管道螺旋角等于或大于4

11、5度時(shí),腐蝕區(qū)域長度為L2如圖1.13-1。腐蝕會(huì)發(fā)生在環(huán)向方向,所以當(dāng)腐蝕處的螺旋角大于45度的時(shí)候,就要進(jìn)行安全操作壓力的計(jì)算。計(jì)算管道高軸向應(yīng)力下產(chǎn)生的腐蝕的環(huán)向拉伸已經(jīng)超出本手冊的范圍,用戶可以借鑒API579-1/ASME FFS-1. 7.評價(jià)方法 7.1零級評價(jià)在第三部分附表中提供了一系列在給定的管道直徑、壁厚和凹坑深度下查取現(xiàn)成的腐蝕區(qū)域最大腐蝕長度數(shù)據(jù)。附表跟原版本的B31G-1991沒有變化,只是改用了公制單位,是由原始B31G-1991中的公式(見下文計(jì)算得出的。附表用于確定連續(xù)相鄰的腐蝕區(qū),或一串相互作用的金屬損失區(qū)的長度。步驟如下: 1 根據(jù)相關(guān)記錄或直接測量確定管道

12、的直徑和公稱壁厚。 2 通過相關(guān)記錄確定管材的材料屬性。 3 清理管道表面的腐蝕至露出金屬表面,當(dāng)清理帶壓腐蝕管道表面時(shí)需要多加小心。 4 測量腐蝕區(qū)最大深度d和腐蝕區(qū)軸向距離L,見圖2.1-1 5 確定與管道尺寸D相關(guān)的附表。 6 在附表上,找出與腐蝕部位的最大測量深度相等的那一行,如果表中沒有恰當(dāng)?shù)臏y量深度值,可以選擇鄰近的較大深度那一行。 7 沿橫向找到管道壁厚的那一列,如果該公稱壁厚沒列出,即可選取鄰近的較薄壁厚那一列。壁厚的列與腐蝕深度的行交叉點(diǎn)處即為腐蝕區(qū)域允許的縱向最大長度L。 8 如果管道上金屬腐蝕區(qū)域的長度L不超過表中所給的值,即為可行。附表提供的結(jié)果可能比使用等級1、2和3

13、分析評價(jià)的結(jié)果要保守,尤其是當(dāng)環(huán)向應(yīng)力低于72%SMYS且腐蝕區(qū)域很長時(shí)。因此,附表可能不適合評價(jià)在現(xiàn)有的操作壓力下的腐蝕,而使用一級評價(jià)的公式法會(huì)更合適。附表的設(shè)計(jì)只考慮管道最小安全系數(shù)為1.39即管線的環(huán)向應(yīng)力為72%SMYS,當(dāng)環(huán)向應(yīng)力大于72%SMYS時(shí),安全系數(shù)同比例降低。公式法確定最大允許縱向腐蝕程度:腐蝕凹坑的深度可表示為管道的公稱壁厚的百分比:凹坑深度%=100d/t (1最大腐蝕深度大于管道公稱壁厚的10%且小于80%的鄰近腐蝕區(qū)域,腐蝕區(qū)的軸向長度不得大于由下式計(jì)算出的距離: L=1.12B D t (L也可由第三部分的附表確定(2 B= (d/t 1.1dt 0.15 2

14、1 (3 B不能超過4.0。如果腐蝕深度在10%至17.5%之間,則公式(2中B=4.0。 7.2一級評價(jià)一級評價(jià)依照下面的步驟進(jìn)行: 1 根據(jù)相關(guān)記錄或直接測量確定管道的直徑和公稱壁厚。 2 清理管道表面的腐蝕至露出金屬表面,當(dāng)清理帶壓腐蝕管道表面時(shí)應(yīng)小心。 3 測量腐蝕區(qū)域最大深度d和長度L,如圖2.1-1所示。 4 根據(jù)相關(guān)記錄確定適用管材的材料屬性。 5 選擇一種評價(jià)方法計(jì)算失效應(yīng)力SF。 6 規(guī)定一個(gè)可接受的安全系數(shù)SF。 7 比較SF和SF×SO 8 當(dāng)SFSF×SO或PFSF×PO時(shí),缺陷可以被接受。 (a B31G1991 M=(1+0.8z1/2 ,z=L2/Dt , Sflow=1.1×SMYS 當(dāng)z20時(shí),SF=Sfl