基于效用函数的天然气管道可靠性研究

摘要

陆上天然气输送埋地管道由于腐蚀导致的失效必然会给国家和人民造成相应的经济财产损失。虽然管道公司最为关心的是管道安全可靠性的运行，但由于经济实力和人员投入的局限，不可能也没有必要盲目提高腐蚀管段的安全可靠度或者对存在缺陷的在役管道提前进行维修和更换。为了保证天然气腐蚀管道能够经济安全可靠地运行，本文基于效用函数理论对腐蚀管道的安全可靠性进行研究，论文的主要研究内容概括如下：
　　首先，通过对天然气管道事故及原因进行分析，引出对腐蚀管道的可靠性研究。文中研究了腐蚀天然气管道的剩余强度和剩余寿命，采用ASME B31G修正准则获得腐蚀管道的剩余强度，基于该剩余强度采用灰色马尔可夫理论对腐蚀管道剩余寿命进行预测。为了能保证腐蚀管道可靠运行的经济性，本文引入效用函数理论来研究腐蚀管道如何经济可靠的运行。
　　然后，为取得效用函数理论研究所需的缺陷管道失效时的外部损失值，建立了腐蚀管段失效概率模型，对缺陷管道进行风险评估分析，依据建立的失效危害模型，对管道失效后所引起的经济损失、生命损失和环境损害三方面进行定量计算分析，并依据风险值、损失量和相应概率三者之间的关系进行定量评估以得到管道失效时的外部损失值。
　　其次，基于获得的天然气管道剩余寿命预测值，运用效用函数理论以牺牲腐蚀管道的剩余寿命为前提，确定管道公司提前更换有剩余寿命的管段所带给公司的内部经济损失值，对比分析外部损失值和内部经济损失，确定出更换腐蚀管段的最佳时机。
　　最后，通过实例分析，验证了所提出方法的有效性。

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1绪 论

1.1研究背景及意义

1.2国内外管道研究

1.3研究内容

1.4技术路线

1.5本章小结

2天然气腐蚀管道事故分析及效用函数理论

2.1天然气的成分及其特性

2.2天然气管道事故的特点及原因分析

2.3效用函数理论

2.4本章小结

3天然气管道运行可靠性研究与分析

3.1管道的可靠性概念

3.2腐蚀管道的剩余强度研究

3.3缺陷管道的剩余寿命预测

3.4效用函数在腐蚀管段可靠性上的具体研究分析

3.5本章小结

4天然气管道失效风险评估

4.1风险评估

4.2失效频率与失效概率模型

4.3管道失效模式下危害模型及其后果分析

4.4本章小结

5效用函数在管道可靠性研究上的应用

5.1管道失效损失

5.2应用案例

5.3本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

附录

参考文献