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Effect of shape factor on structural reliability analysis of a surface cracked pipeline-parametric study
(2019) Guillal, Abdelkader; Abdelbaki, Noureddine; Bensghier, Mohamed El Amine; Betayeb, Mourad; Kopei, Bogdan
The variation of crack shape factor (a/c) during propagation has an important role on calculation of the stress intensity factor (SIF), where imprecise estimation of this latter can lead us to an inaccurate prediction of failure probabilities. For the case of external cracked surface pipeline carried oil and gas products, such estimation can results undesired fault decisions like excessive repairs action or inspection planning. In this paper, the structural integrity analysis of pipeline with semi elliptical crack on the external surface is evaluated. Reliability calculations expressed in term of reliability index β are carried out based on Monte Carlo simulation and First Order reliability Method (FORM). The crack shape factors are varied to cover a variety of geometries from shallow to deep cracks while fatigue crack growth is assumed in depth direction. For SIF estimation, surface and deep point are considered. Results of the analysis indicate that for a constant crack depth a/t, the reliability index is strongly affected by a/c ratio and the trend is not similar in deep and surface point for different crack shapes.
Etude de la fiabilité, la maintenance et la durée de vie des pipelines en aciers (API Grade X80-120) à hautes limites d'élasticité : impact sur l'exploitation du réseau national de transport d'hydrocarbures
(Universite M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie, 2023) Guillal, Abdelkader; Abdelbaki, Noureddine(Directeur de thèse)
La demande énergétique mondiale croissante a engendré une augmentation de la production des produits pétroliers et gaziers, cette tendance nécessite des structures de transport adéquat tel que les pipelines pour relier les zones de production avec les marchés de consommation. Pour optimiser la capacité et le coût du transport par pipelines, l'utilisation des aciers API à haute limite d'élasticité (X80-X120), noté API-HLE dans la construction de ces derniers est une solution envisageable, cependant ces aciers, se distinguent des aciers conventionnels en présentant une plus faible capacité d'écrouissage, une plus faible déformation plastique à la rupture et une dispersion des résultats de ténacité de leur zone affectée thermiquement (ZAT) lors du soudage. L'examen de l'influence de ces propriétés sur la fiabilité des pipelines en aciers API-HLE est à l'origine des travaux entamés dans cette thèse. Dans ce travail, une revue bibliographique du développement des aciers API-HLE est proposée. La relation entre le procédé thermomécanique d'obtention de l'acier, sa composition chimique, et ses propriétés mécaniques est abordée. Une analyse des projets de pipeline réalisés en acier API-HLE et les problèmes de soudage rencontrés est réalisée. Un état de l'art sur les méthodes d'analyse des défauts des pipelines et les politiques de maintenance des pipelines est présenté. Une analyse de fiabilité structurale est entamée dans plusieurs cas d'étude. L'approche probabiliste est utilisée afin d'introduire les incertitudes liées aux paramètres des pipelines sous forme de lois de probabilité affectées à des variables aléatoires. Cette thèse a permis d'évaluer le comportement en rupture des pipelines en acier haute limite d'élasticité (X80-X120) en présence des défauts de corrosion et de fissure, ainsi l'opportunité d'introduire ces aciers dans le réseau de transport algérien est appréciée via une analyse technico-économique
Probabilistic investigation on the reliability assessment of mid- and high-strength pipelines under corrosion and fracture conditions
(Elsevier, 2020) Guillal, Abdelkader; Ben Seghier, Mohamed El Amine; Abdelbaki, Noureddine; Correia, José A.F.O.; Zahiraniza, Mustaffa; Nguyen-Thoi, Trung
In order to reduce the economic costs of pipeline construction projects and for offering a good combination of strength and toughness for efficient transportation of large quantities of hydrocarbon products under high pressure, High Strength Steels (HSS) such as API 5L X70 to X120 are used recently in the construction of pipeline systems for the large oil and gas projects. The commonly utilized models for the reliability evaluation of the HSS pipelines may lead to some conservatism regarding the used data. This paper aims to evaluate the system reliability of HSS pipelines with combined corrosion and cracks defects. Therefore, two failure modes as the plastic collapse and fracture are considered. The effect of different correlations under the term of the strain-hardening exponent that depends on the yield to ultimate tensile strength (Y/T) ratio is investigated. The reliability index of HSS pipelines is evaluated separately for each failure mode using the subset simulation technique. Herein, the tensile strength proprieties of the HSS pipelines are taken into consideration, while the applied methodology utilizes novel probabilistic models to predict the burst pressure for the plastic collapse failure mode. The steels toughness is taken as equal to the minimum requirement for both the ductile and the brittle fracture arrest applied in the HSS pipelines. Moreover, the reliability of the system with multiple failure modes is evaluated to show the mutual existence effect of crack and corrosion defects on pipeline safety