[發明專利]一種基于有限元的含缺陷管線強度智能分析方法

無效

• 申請號: 201210412031.9
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN102955880A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 胡欣
• 申請（專利權）人: 天津億利科能源科技發展股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 崔繼民

技術領域

本發明屬于管線強度分析技術領域，特別是涉及一種基于有限元的含缺陷管線強度智能分析方法。

背景技術

目前，油氣長輸管道在運行過程中將不可避免遭受腐蝕的侵害，??腐蝕將嚴重影響管道強度和使用壽命，??對油氣管道的安全可靠運行造成威脅。

針對管線單點腐蝕缺陷問題，目前的監檢測手段有兩大類，一類只能在線監測介質腐蝕性，反應的是輸送介質的腐蝕速率；另一類則只能周期性檢測管線缺陷，反應的是管道被腐蝕缺陷的近似形狀，而所得到的檢測結果都不能對管線的安全狀況做出判斷。需要對應進行剩余強度評價。從20世紀70年代起，世界各國就相繼對管道的剩余強度進行研究，提出了一系列評價方法。這些方法都是以數學表達式的形式來表示各種參數的，這些數學表達式經過大量實物試驗證明是有效可靠的，但隨著工程應用經驗的積累以及力學分析能力的提高，發現現行標準過于保守。對管道剩余強度評價比較復雜。應用有限元法與其他方法相比具有明顯的優勢，它可以盡可能地少簡化模型，能較精確模擬管道的實際受力狀態，得到的結果能滿足工程的需要。但是每次進行評價都要建立起與實際情況相吻合的模型并且計算，這存在需要大量的時間等問題。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種基于有限元的含缺陷管線強度智能分析方法。

本發明的目的是提供一種基于有限元剩余強度評價，與數學模型相結合，利用了軟件編程，將傳統的復雜評估方式簡單化，既彌補了傳統評價的保守又避免了每次評估都要建立復雜模型花費大量的時間，并且精度能夠達到工程需要等特點的基于有限元的含缺陷管線強度智能分析方法。

本發明基于有限元的含缺陷管線強度智能分析方法所采取的技術方案是：

一種基于有限元的含缺陷管線強度智能分析方法，其特點是：強度智能分析方法步驟為：

1）根據缺陷幾何形狀建立貼合實際的模型

將幾種管道腐蝕缺陷形狀近似簡化為規則的幾何形狀；

2）有限元網格劃分

根據腐蝕管道的機構特點，選用三維10節點四面體單元進行自由網格劃分，在靠近缺陷的部位進行細化網格；

3）對設計模型加載邊界條件

對管道模型加載邊界約束及壓力載荷，進行靜力分析；

4）對受力管道模型進行求解計算

根據管道缺陷腐蝕發展變化情況，針對不同腐蝕缺陷形狀分組進行求解計算；

5）提取計算結果

將缺陷周圍管道外壁應力應變值提取出來，繪制曲線，并根據腐蝕深度及面積發展分組整合曲線圖；

6）建立管道外壁受力數學模型

利用管道受腐蝕影響的最大位置所產生應變值建立起管道應變值與體積型缺陷深度、直徑、及管道內壓力的數學關系模型；

7）建立軟件評估系統

通過軟件編程將幾種體積型缺陷的數學關系模型方程寫入軟件，建立軟件評估系統；并根據標準將管道臨界應變值編入軟件從而實現管道的評估。

本發明基于有限元的含缺陷管線強度智能分析方法還可以采用如下技術措施：

所述的基于有限元的含缺陷管線強度智能分析方法，其特點是：根據缺陷幾何形狀建立貼合實際的模型時，將幾種管道腐蝕缺陷形狀近似簡化為圓柱型、瓦罐型、球冠型和圓錐型。

所述的基于有限元的含缺陷管線強度智能分析方法，其特點是：求解計算并提取計算結果時，根據腐蝕缺陷深度及面積發展情況，分別對缺陷深度為1/4、1/2、2/3、3/4、4/5、9/10管道壁厚以及缺陷直徑為4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm兩兩對應進行多組計算；提取一個缺陷深度對應不同直徑以及一個缺陷直徑對應不同深度的缺陷附近管道外壁應變值。

本發明具有的優點和積極效果是：

基于有限元的含缺陷管線強度智能分析方法由于采用了本發明全新的技術方案，與現有技術相比，本發明基于有限元剩余強度評價，與數學模型相結合，利用了軟件編程，將傳統的復雜評估方式簡單化，既彌補了傳統評價的保守又避免了每次評估都要建立復雜模型花費大量的時間，并且精度能夠達到工程需要。

附圖說明

圖1是基于有限元的含缺陷管線強度智能分析流程示意圖；

圖2是內腐蝕缺陷管道有限元模擬示意圖（1為環向1/4管道模型，2為管道內壁缺陷模型）；

圖3是缺陷部位有限元劃分單元示意圖（3為缺陷附近細化網格）；

圖4是管壁應力隨缺陷深度變化擬合曲線示意圖；

圖5是管壁應力隨缺陷直徑變化擬合曲線示意圖。