[發明專利]一種含腐蝕缺陷的海底管道結構彎曲失效評估方法

有效

• 申請號: 201810917814.X
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN110822294B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 楊冬平;王強;叢軍;郭愛洪;王偉斌;牛更奇;支景波;朱麗國;高莎莎;馬文峰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術檢測中心
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N17/00;F17D5/02
• 代理公司: 濟南智圓行方專利代理事務所(普通合伙企業) 37231
• 代理人: 張玉琳

1.一種含腐蝕缺陷的海底管道結構彎曲失效評估方法，其特征在于，所述評估方法具體為：

步驟S1：選擇一現役管道作為被測管道，檢測被測管道最大尺寸腐蝕缺陷的位置及腐蝕尺寸；

步驟S2：根據步驟S1的檢測數據，進行海浪荷載和海流載荷計算，確定被測管道所承受的彎矩大小及彎曲方向，從而確定出被測管道所承受的最大彎矩位置和最大彎矩值；

步驟S3：推導出含腐蝕缺陷管道的塑性極限彎矩公式，并依據步驟S1的檢測結果按照塑性極限彎矩公式，計算出被測管道的塑性極限彎矩；

步驟S4：將步驟S2計算得到的最大彎矩值與步驟S3計算得到的塑性極限彎矩進行比較，若最大彎矩值等于或大于塑性極限彎矩時，則被測管道失效；若最大彎矩值小于塑性極限彎矩，則被測管道未失效；

在實際評估中需要考慮安全系數時，用許用塑性極限彎矩代替步驟S3計算得到的塑性極限彎矩進行比較，此時許用塑性極限彎矩取步驟S3計算得到的塑性極限彎矩除以安全系數n后的值，安全系數n依據管道規范要求確定；

其中，所述步驟S3中被測管道的塑性極限彎矩的計算過程，具體如下：

步驟S301：依據被測管道的腐蝕缺陷的位置及腐蝕尺寸，確定塑性中性軸的位置，并按照公式(1)和公式(2)計算得被測管道的受拉區面積A_I和受壓區面積A_Π：

A_Ι＝2R_mtβ (1)

A_Ι＝2R_mt(π-β)-2Rhθ (2)

其中：為平均半徑；R為管道外壁半徑；t為被測管道的厚度，t遠小于R；h為腐蝕深度，θ為腐蝕寬度的半角；

步驟S302：依據被檢測管道的腐蝕缺陷的位置及腐蝕尺寸，能夠得出塑性中性軸的角度β、腐蝕缺陷的位置角α、塑性中性軸與水平軸的夾角γ，進而按照公式(3)-(6)得出受拉區區域和受壓區區域的形心坐標(y_c1，z_c1)和(y_c2，z_c2)

步驟S303：若被測管道處于塑性極限承載狀態，則應滿足以下兩個條件：

a)：受拉區與受壓區的形心連線平行于z軸，即y_c1＝y_c2；

b)：受拉區面積等于受壓區面積，即A＝A_I＝A_Π；

由以上兩個條件，計算可得：

步驟S304：依據步驟S303的計算結果，進而得到被測管道在塑性極限承載狀態下的極限彎矩為：

M_p＝σ_yA(z_c2-z_c1)＝σ_y(4R_m²t sinβcosγ-2R_m²h sinθcosα) (9)

當缺陷相對z軸對稱時，即α＝γ＝0，其塑性極限承載彎矩為：

M_p＝σ_yA(z_c2-z_c1)＝σ_y(4R_m²t sinβ-2R_m²h sinθ) (10)

步驟S305：將被測管道的腐蝕缺陷位置及腐蝕尺寸，代入到公式(9)或公式(10)，即可得到被測管道的塑性極限彎矩。

2.根據權利要求1所述的含腐蝕缺陷的海底管道結構彎曲失效評估方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述腐蝕缺陷的位置包括腐蝕坑位置角。

3.根據權利要求1或2所述的含腐蝕缺陷的海底管道結構彎曲失效評估方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述腐蝕尺寸包括腐蝕坑的腐蝕寬度、腐蝕深度和腐蝕長度。