들어 해저 파이프라인 구조물은 구조건전성, 안전성 및 환경친화성 등의 다양한 문제와 관련하여 신뢰할 수 있는 안전설계기법 확립에 대한 관심이 점차 증가하고 있다. 특히, 해저 파이프라인 구조물의 사고 및 노후화 등에 따른 균열, 파괴관련 문제 발생빈도를 줄이기 위한 특별한 주의 및 세심한 고려가 요구되고 있다. 파이프라인 구조물의 경우, 해저 유정에서 생산되는 탄화수소 (석유 및 가스)를 운송하기 위한 가장 실용적인 수단이며, 지난 반세기동안 파이프라인 및 해저시스템 엔지니어링에 대한 다양한 연구가 수행되고 있다.
설계수명동안 파이프라인 구조물은 다양한 위험에 노출되며, 이로 인해 발생된 다양한 종류의 결함들은 해당 구조물이 보유한 강도성능저하 (예를들어, 최대허용압력, 최대허용굽힘, 최대허용압축 등)를 야기한다. 다양한 위험 중 한가지 중요한 예시는 부식현상을 들 수 있다. 부식은 파이프라인 구조물의 강도저하를 야기하며, 시간흐름과 더불어 다양한 부식변수 (면적, 위치, 깊이 등)가 비선형적으로 증가하는 거동을 보인다. 주로 시간의존형 부식현상이라 칭하며, 해당현상의 비선형적이고 예측하기 힘든 다양한 변수로 인해 현존하는 설계 코드와 같은 ...
들어 해저 파이프라인 구조물은 구조건전성, 안전성 및 환경친화성 등의 다양한 문제와 관련하여 신뢰할 수 있는 안전설계기법 확립에 대한 관심이 점차 증가하고 있다. 특히, 해저 파이프라인 구조물의 사고 및 노후화 등에 따른 균열, 파괴관련 문제 발생빈도를 줄이기 위한 특별한 주의 및 세심한 고려가 요구되고 있다. 파이프라인 구조물의 경우, 해저 유정에서 생산되는 탄화수소 (석유 및 가스)를 운송하기 위한 가장 실용적인 수단이며, 지난 반세기동안 파이프라인 및 해저시스템 엔지니어링에 대한 다양한 연구가 수행되고 있다.
설계수명동안 파이프라인 구조물은 다양한 위험에 노출되며, 이로 인해 발생된 다양한 종류의 결함들은 해당 구조물이 보유한 강도성능저하 (예를들어, 최대허용압력, 최대허용굽힘, 최대허용압축 등)를 야기한다. 다양한 위험 중 한가지 중요한 예시는 부식현상을 들 수 있다. 부식은 파이프라인 구조물의 강도저하를 야기하며, 시간흐름과 더불어 다양한 부식변수 (면적, 위치, 깊이 등)가 비선형적으로 증가하는 거동을 보인다. 주로 시간의존형 부식현상이라 칭하며, 해당현상의 비선형적이고 예측하기 힘든 다양한 변수로 인해 현존하는 설계 코드와 같은 결정론적 방법이 아닌 통계적 실측데이터 기반의 확률론적 기법이 적용되어야 한다.
파이프라인 구조물 내부 부식의 경우, 자연현상의 일부이며 이를 완벽히 막기는 불가능하기에, 해당 부식현상의 이해와 더불어 부식으로 인한 구조물 손상량 최소화를 위한 이해가 요구된다. 해당 사실과 더불어, 본 연구에서는 파이프라인 구조물의 부식예측에 관한 통계적 실측테이터 기반의 확률론적 기법을 제시하며, 이는 해저 well tube 및 가스생산용 파이프라인 구조물에 적용하여 그 적용가능성을 평가하였다.
최종 도출된 시간의존형 부식모델은, 노후화가 진행된 해저 파이프라인 구조물의 최종한계상태에 적용되었으며, 주로 구조물의 잔류 최대허용 내부압력 및 잔류 굽힘하중 성능평가가 이루어졌다. 이는 현재 작동중인 파이프라인 구조물에도 적용되어, 잔류수명예측에 관한 예측기법또한 제안되었다.
마지막으로, 본 연구에서 도출된 결과는 노후화된 해저 파이프라인 구조물의 최종한계상태 기반 상태평가에 유용히 쓰일 것으로 사료된다. 또한, 제안된 부식모델의 경우 기존에 제시된 연간 부식률 (선형) 대비 부식현상의 비선형성을 잘 반영할 수 있으며, 정확한 예측을 통한 해저 파이프라인 구조물의 최적설계에도 큰 도움이 될 것이다. 본 연구에서 제시된 기법은 해저 파이프라인 구조물 뿐만 아니라 다양한 해저시스템, 선박 및 해양구조물에도 적용가능하며, 기타 엔지니어링에도 응용이 가능할 것으로 예측된다.
들어 해저 파이프라인 구조물은 구조건전성, 안전성 및 환경친화성 등의 다양한 문제와 관련하여 신뢰할 수 있는 안전설계기법 확립에 대한 관심이 점차 증가하고 있다. 특히, 해저 파이프라인 구조물의 사고 및 노후화 등에 따른 균열, 파괴관련 문제 발생빈도를 줄이기 위한 특별한 주의 및 세심한 고려가 요구되고 있다. 파이프라인 구조물의 경우, 해저 유정에서 생산되는 탄화수소 (석유 및 가스)를 운송하기 위한 가장 실용적인 수단이며, 지난 반세기동안 파이프라인 및 해저시스템 엔지니어링에 대한 다양한 연구가 수행되고 있다.
설계수명동안 파이프라인 구조물은 다양한 위험에 노출되며, 이로 인해 발생된 다양한 종류의 결함들은 해당 구조물이 보유한 강도성능저하 (예를들어, 최대허용압력, 최대허용굽힘, 최대허용압축 등)를 야기한다. 다양한 위험 중 한가지 중요한 예시는 부식현상을 들 수 있다. 부식은 파이프라인 구조물의 강도저하를 야기하며, 시간흐름과 더불어 다양한 부식변수 (면적, 위치, 깊이 등)가 비선형적으로 증가하는 거동을 보인다. 주로 시간의존형 부식현상이라 칭하며, 해당현상의 비선형적이고 예측하기 힘든 다양한 변수로 인해 현존하는 설계 코드와 같은 결정론적 방법이 아닌 통계적 실측데이터 기반의 확률론적 기법이 적용되어야 한다.
파이프라인 구조물 내부 부식의 경우, 자연현상의 일부이며 이를 완벽히 막기는 불가능하기에, 해당 부식현상의 이해와 더불어 부식으로 인한 구조물 손상량 최소화를 위한 이해가 요구된다. 해당 사실과 더불어, 본 연구에서는 파이프라인 구조물의 부식예측에 관한 통계적 실측테이터 기반의 확률론적 기법을 제시하며, 이는 해저 well tube 및 가스생산용 파이프라인 구조물에 적용하여 그 적용가능성을 평가하였다.
최종 도출된 시간의존형 부식모델은, 노후화가 진행된 해저 파이프라인 구조물의 최종한계상태에 적용되었으며, 주로 구조물의 잔류 최대허용 내부압력 및 잔류 굽힘하중 성능평가가 이루어졌다. 이는 현재 작동중인 파이프라인 구조물에도 적용되어, 잔류수명예측에 관한 예측기법또한 제안되었다.
마지막으로, 본 연구에서 도출된 결과는 노후화된 해저 파이프라인 구조물의 최종한계상태 기반 상태평가에 유용히 쓰일 것으로 사료된다. 또한, 제안된 부식모델의 경우 기존에 제시된 연간 부식률 (선형) 대비 부식현상의 비선형성을 잘 반영할 수 있으며, 정확한 예측을 통한 해저 파이프라인 구조물의 최적설계에도 큰 도움이 될 것이다. 본 연구에서 제시된 기법은 해저 파이프라인 구조물 뿐만 아니라 다양한 해저시스템, 선박 및 해양구조물에도 적용가능하며, 기타 엔지니어링에도 응용이 가능할 것으로 예측된다.
The safety of pipelines is becoming more important nowadays as this issue is strictly related to health, safety, and environment. Special attention and consideration need to be accounted to limit the impacts and consequences due to pipelines failure. Pipelines, which involve a complex engineering sy...
The safety of pipelines is becoming more important nowadays as this issue is strictly related to health, safety, and environment. Special attention and consideration need to be accounted to limit the impacts and consequences due to pipelines failure. Pipelines, which involve a complex engineering system, have been the most practical and economical means of transportation for oil and gas since several decades ago. As the pipelines operate for considerable period, it will be exposed to many types of defects that occasionally decreased the pipelines maximum capacity and lead to undesirable event consequently. Generally, corrosion decreases the ultimate strength of pipelines. The growth of corrosion in terms of its parameter and quantities are parallel with time (age). Therefore, it can be said that corrosion is a time dependent process. The corrosion process itself is unique and not a straightforward process, hence making pipelines as time-dependent structures and so does their ultimate strength. Corrosion progress in pipelines is influenced proportionally by the surrounding environmental factors, in which their characteristics cannot always be predicted by deterministic methods as in the design standard codes. By understanding the fact that corrosion cannot be stopped in pipeline systems, the best way to tackle the problem is to critically deal with it. In a reflection to this fact, this thesis aims to identify and examine the suitability of statistical approach on the prediction of pipeline corrosion, as well as oil well tube corrosion. Using the on-site corrosion data (subsea gas pipeline and oil well tube), the formulation of corrosion prediction was developed. In both formulations, the data was carefully analyzed, and the best function which can represent corrosion progress was chosen. As a result, time dependent corrosion wastage model of oil well tube and subsea gas pipeline were produced. By utilizing the original corrosion data, the ultimate limit strength study was conducted to evaluate the performance of the corroded pipeline against the effect of corrosion. Focus has been given on the effect of combined internal pressure and bending moment on the remaining ultimate strength capacity of the corroded pipeline. Besides, the proposed formulation on corrosion depth equation was further applied on the prediction of the remaining year in service of particular subsea gas pipeline. Comparisons were made between the effect of linear and non-linear corrosion rates on the maximum burst pressure capacity, as well as its remaining life. Lastly, the outcomes of this thesis are beneficial to the oil and gas industry in many ways. Not only minimizing the cost, it can also provide valuable knowledge to pipeline operator. For instance, the developed equation on time dependent corrosion wastage models will give a good option for them to calculate the corrosion rate at certain year instead of using uniform corrosion rate throughout the life of pipelines. The application of non-linear corrosion rate will also enhance the accuracy of the analysis compared to uniform corrosion rate as discussed in this thesis. It is hoped that the illustrations and knowledge provided in this thesis can also at least give some impact not only on the oil and gas pipelines structure, but also other engineering structures with similar concerns.
The safety of pipelines is becoming more important nowadays as this issue is strictly related to health, safety, and environment. Special attention and consideration need to be accounted to limit the impacts and consequences due to pipelines failure. Pipelines, which involve a complex engineering system, have been the most practical and economical means of transportation for oil and gas since several decades ago. As the pipelines operate for considerable period, it will be exposed to many types of defects that occasionally decreased the pipelines maximum capacity and lead to undesirable event consequently. Generally, corrosion decreases the ultimate strength of pipelines. The growth of corrosion in terms of its parameter and quantities are parallel with time (age). Therefore, it can be said that corrosion is a time dependent process. The corrosion process itself is unique and not a straightforward process, hence making pipelines as time-dependent structures and so does their ultimate strength. Corrosion progress in pipelines is influenced proportionally by the surrounding environmental factors, in which their characteristics cannot always be predicted by deterministic methods as in the design standard codes. By understanding the fact that corrosion cannot be stopped in pipeline systems, the best way to tackle the problem is to critically deal with it. In a reflection to this fact, this thesis aims to identify and examine the suitability of statistical approach on the prediction of pipeline corrosion, as well as oil well tube corrosion. Using the on-site corrosion data (subsea gas pipeline and oil well tube), the formulation of corrosion prediction was developed. In both formulations, the data was carefully analyzed, and the best function which can represent corrosion progress was chosen. As a result, time dependent corrosion wastage model of oil well tube and subsea gas pipeline were produced. By utilizing the original corrosion data, the ultimate limit strength study was conducted to evaluate the performance of the corroded pipeline against the effect of corrosion. Focus has been given on the effect of combined internal pressure and bending moment on the remaining ultimate strength capacity of the corroded pipeline. Besides, the proposed formulation on corrosion depth equation was further applied on the prediction of the remaining year in service of particular subsea gas pipeline. Comparisons were made between the effect of linear and non-linear corrosion rates on the maximum burst pressure capacity, as well as its remaining life. Lastly, the outcomes of this thesis are beneficial to the oil and gas industry in many ways. Not only minimizing the cost, it can also provide valuable knowledge to pipeline operator. For instance, the developed equation on time dependent corrosion wastage models will give a good option for them to calculate the corrosion rate at certain year instead of using uniform corrosion rate throughout the life of pipelines. The application of non-linear corrosion rate will also enhance the accuracy of the analysis compared to uniform corrosion rate as discussed in this thesis. It is hoped that the illustrations and knowledge provided in this thesis can also at least give some impact not only on the oil and gas pipelines structure, but also other engineering structures with similar concerns.
주제어
#corrosion subsea gas pipeline 3-parameter Weibull distribution pit depth
학위논문 정보
저자
모하마드 하이릴 빈 모하마드
학위수여기관
부산대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
조선해양공학과
지도교수
백점기
발행연도
2014
총페이지
xii, 163 장
키워드
corrosion subsea gas pipeline 3-parameter Weibull distribution pit depth
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