石油管材和装备材料服役行为和结构安全研究进展和展望.pdf

· 2· 油罐材岛仪器 2016年2月 超过3万 口，并且每年大约以10％的速度增加，造成的 0 引 言 经济损失达数十亿元。 以油气输送管道为例，我国陆上油气长输管道总里 鉴于石油管材及装备材料在石油天然气工业中的 程约l2万千米，原油管道2．3万千米，成品油管道2．1 基础性地位和重要作用以及面临的重大共性理论和工 万千米，天然气管道7．6万千米。覆盖31个省区、市和 程技术难题，在 “中国石油天然气集团公司石油管工程 特别行政区，其中60％以上运行已超过20年，管道爆炸 重点实验室”和 “陕西省石油管材及装备材料服役行为 着火、断裂、泄漏事故时有发生，年均千公里事故率明显 与结构安全重点实验室”的基础上，国家科技部批复建 立了 “石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重 高于美国和欧洲。2013年 11月22日发生的黄岛输油 管道泄漏爆炸事故，造成62人死亡、136人受伤，直接经 点实验室”。经过30余年的努力开拓，我国石油管材及 济损失7亿元。2014年全国排查出油气管道安全隐患 装备材料服役行为与结构安全研究已取得了若干重要 进展。已初步形成 “石油管工程学”、“材料服役安全工 29436处。油气田内部的集输管道，由于复杂的工况条 件，失效频繁发生，我国西部某油气田每年发生管道泄 程学”、“石油管安全工程学”、“石油管材及装备材料服 役行为与结构安全”等新型交叉学科 ¨ 。本学科涉及 漏、断裂、腐蚀穿孔事故超过 1000起。近年来，我国高 石油天然气工程、材料科学与工程(材料学、材料物理、 压大口径长距离输送管道建设速度持续提升，预计到 材料化学、材料加工工程)、冶金工程、机械工程、力学 2020年我国油气长输管道总里程将达到 l5万千米左 (弹塑性力学、断裂力学、管柱力学、流体力学、岩土力 右，高钢级管线钢和钢管的大规模应用，安全风险不容 学)、安全科学技术和安全工程、计算机科学与技术、化 乐观，对油气储运的安全生产带来严重挑战。 学、物理等学科，具有多学科交叉的显著特点，因此，本 再以炼化管道和容器为例，目前全 国各类化工园 学科的发展与多学科的并行及耦合交互发展密切相关。 区，包括化工聚集区大概有 1200多家，炼油设备的腐蚀 本文结合国家重点实验室建设与运行，就加强石油管材 损失 占其产值的6％ ～7％，因腐蚀进行的大检修 占 及装备材料服役行为与结构安全研究的重要意义、研究 70％，炼 1吨原油腐蚀控制投人近 1美元。炼化管道和 进展、发展目标、研究方向等问题进行论述，以促进石油 容器失效事故时有发生，造成了严重的后果。我国原油 管材及装备材料服役安全学科的发展。 加工能力约7亿吨／年，其中75％以上原油是含硫或高 硫原油，其中30％是超高含硫原油。劣质原油和设备老 1 加强石油管材及装备材料服役行为 化都给炼化装置的安全生产提出了严峻挑战。 与结构安全研究的重要意义 石油天然气工业中的安全事故绝大多数与石油管 材及装备材料的服役性能和结构原因有关。随着国家 石油管