安全评价的目的是保证管道的安全可靠性,然而,应该认识到,由于在役油气管线的腐蚀及运行状况相当复杂,因而影响管线安全的各种因素大都具有不确定性,在管线的安全评价中,如果采用确定性的方法,则当各种影响因素的不确定性较小时,评定的结果可能偏于保守;当各种因素的不确定性严重时,评定的结果又偏于不安全,而采用可靠性的方法,能够对于各种因素的不确定性给予恰当的量化,限制出现不可接受的风险后果。
由于含体积型缺陷和含裂纹(面积型)缺陷的不同失效判据和影响因素,两类缺陷管道的基于可靠性的评价方法是不相同的。
4.1极限状态与失效概率
在结构可靠性的一般理论中,为了正确描述结构的工作状态,必须明确规定结构安全、适用和失效的界限,这样的界限称为结构的极限状态,国标(GB 50153-2008)对结构极限状态的定义为:整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足结构的某一功能要求,此特定状态为该功能的极限状态。
不同工况和环境下,管道具有不同的载荷特点,呈现的极限状态和失效形式也不相同,加拿大标准CSA-Z662将管道极限状态划分为最终极限状态和服役极限状态两种,前者指有关爆破或破裂的状态,包括断裂、一次载荷造成的屈服、破裂或能造成断裂的屈曲(如不稳定局部屈曲,一些上浮屈曲模式)和疲劳。后者指影响正常操作或结构连续性的状态,包含二次载荷在内的屈服、不能造成破裂的屈曲(如稳定的局部屈曲,一些上浮屈曲模式)挪威船级社(DNv)标准DNv OS-F101对管道极限状态划分更加详细,包括服役极限状态、最终极限状态、疲劳极限状态和偶然极限状态。其中,服役极限状态包括椭圆化、累积塑性应变和配重层的损坏;最终极限状态包括爆破、局部屈曲、整体屈曲、断裂和塑性坍塌;疲劳极限状态指疲劳裂纹扩展或损伤累积引起的失效;偶然极限状态指偶然产生的临界失效。
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