[發明專利]一種含有環向表面裂紋V型坡口焊縫的海底冶金復合管模生成器及其應用

在審

• 申請號: 201811142315.4
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN110968916A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 徐連勇;趙曉鑫;荊洪陽;韓永典;呂小青;趙雷
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎;李薇

本發明公開了一種含有環向表面裂紋V型坡口焊縫的海底冶金復合管模生成器及其應用，所述生成器包括模型名稱模塊、材料模塊、管道幾何參數模塊、焊縫幾何參數模塊和裂紋幾何參數模塊；所述模型名稱模塊用于輸入建模名稱；所述材料模塊包括基材金屬部分、內襯層部分和焊縫部分，用于分別獨立設置材料參數；所述管道幾何參數模塊用于輸入管道外直徑D、徑厚比D/t和內襯層厚度tc三個參數；所述焊縫幾何參數模塊用于輸入根部間隙率lg和焊縫半坡口角度Aw兩個參數；所述裂紋幾何參數模塊用于輸入裂紋深度壁厚比a/t和裂紋深長比a/c兩個參數。本發明大大降低了建模時間。

技術領域

本發明涉及工程技術領域，特別是涉及一種含有環向表面裂紋V型坡口焊縫的海底冶金復合管模生成器。

背景技術

冶金復合管作為海底油氣輸送的重要載體，是目前應用最為廣泛的方法。對于深海油氣資源開采，常常需要長達數千米的管線。輸送管道必須通過焊接技術將數米長的復合管逐根連接并送入深海鋪設。目前常用的鋪設方法有J型鋪設法、S型鋪設法和卷管鋪設法。這些方法在鋪管和服役過程中，管道會受到1％-3％的塑性應變。同時由于焊接過程中不可避免的會產生未熔合、未焊透、裂紋等危害性缺陷。部分微小缺陷由于位置和取向的原因無法通過無損檢測發現。有時即使發現缺陷，由于返修成本過高也難以補救。因此只有通過工程臨界評估手段，才能確定缺陷是否會導致管道失效，從而保障整個海底管道服役過程的安全性和經濟性。

目前，針對海底管道工程臨界評估的方法有解析法、有限元法等。其中解析法通常是基于大量有限元計算結合理論推導或實驗驗證得到。有限元法是相對經濟而且準確的方法，然而建模過程比較復雜，因而耗時較長。本發明基于商用有限元軟件Abaqus結合Python語言和GUI插件實現含有環向表面裂紋V型坡口冶金復合管的自動建模計算過程。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種含有環向表面裂紋V型坡口焊縫的海底冶金復合管模生成器,本發明基于冶金復合管管道形狀參數、焊縫坡口參數和裂紋幾何形狀參數、基于GUI插件設計建立一套自動化快速建模計算方法，從而實現含有環向表面裂紋V型坡口焊縫海底冶金復合管的準確工程臨界評估。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

本發明的一種含有環向表面裂紋V型坡口焊縫的海底冶金復合管模生成器，包括模型名稱模塊、材料模塊、管道幾何參數模塊、焊縫幾何參數模塊和裂紋幾何參數模塊；

所述模型名稱模塊用于輸入建模名稱；

所述材料模塊包括基材金屬部分、內襯層部分和焊縫部分，用于分別獨立設置材料參數；

所述管道幾何參數模塊用于輸入管道外直徑D、徑厚比D/t和內襯層厚度tc三個參數；

所述焊縫幾何參數模塊用于輸入根部間隙率lg和焊縫半坡口角度Aw兩個參數；

所述裂紋幾何參數模塊用于輸入裂紋深度壁厚比a/t和裂紋深長比a/c兩個參數。

在上述技術方案中，所述金屬部分包括以下材料類型：X65、X70、X80以及自定義材料屬性。

在上述技術方案中，所述內襯層部分和焊縫部分均包括以下材料類型：Inconel625、 316L、X65、X70、X80以及自定義材料屬性。

在上述技術方案中，所述自定義材料屬性用于定義材料名稱，包括手動輸入材料數據選項，從外部粘貼數據選項和從鏈接文檔讀取材料數據選項。

在上述技術方案中，各參數的單位如下表所示：

在上述技術方案中，各參數的取值范圍如下表所示：