[發明專利]一種完好管道極限內壓承載力的預測方法及裝置

在審

• 申請號: 202010622918.5
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111859259A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 劉錦昆;李昕;馮春健;蔣習民;孫明明;劉飛;王保計;王西崗;陳同彥;楊東方;郭海濤;季文峰;彭增利;高文;宋德俊
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化石油工程技術服務有限公司;中石化石油工程設計有限公司
• 主分類號: G06F17/12
• 分類號: G06F17/12
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 關宇辰

本發明提供一種完好管道極限內壓承載力的預測方法及裝置，其中所述完好管道極限內壓承載力預測的方法，至少包括以下步驟：步驟1：測得管道的初始壁厚、管道的初始直徑、管道材料的硬化指數和管道材料的工程極限抗拉強度；步驟2：通過羅德角影響系數及其對應方程，計算完好管道的極限內壓承載力的值。借此，提供一種更為準確的完好鋼制管道極限內壓承載力的計算方法，有效提高完好管道極限內壓承載力計算的精度，且可操作性強。

技術領域

本發明屬于管道施工技術領域，尤其涉及一種長距離薄壁埋地完好管道極限內壓承載力的預測方法及裝置。

背景技術

在管道設計與日常運行中，爆破壓力通常反映管道的極限承載能力，因此準確計算管道爆破壓力至關重要。針對受內壓作用的完好管道爆破壓力的計算，已經開展了大量的理論、數值和實驗研究。但是在實際生產過程中，壓力管道因爆破的不安全事故時有發生。實際上，目前管道內壓計算方法還存在不少缺陷，其中一個很重要的問題是：傳統完好管道爆破壓力計算公式中的應力應變關系取自單軸拉伸應力狀態，但管道實際的應力狀態并非單軸拉伸應力狀態，而是中等應力三軸度的廣義剪切狀態。這一問題導致采用Tresca屈服準則和Mises屈服準則在廣義剪切狀態下的偏差較大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，修正上述偏差，提供一種更為準確的完好鋼制管道極限內壓的計算方法，有效提高完好管道極限內壓承載力計算的精度，且可操作性強。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：提供一種完好管道極限內壓承載力的預測方法，其至少包括以下步驟：

步驟1：測得管道的初始壁厚t₀、管道的初始直徑D₀、管道材料的硬化指數n和管道材料的工程極限抗拉強度σ_uts；

步驟2：通過以下方程計算完好管道的極限內壓承載力的值P_pre:

式中，L(θ)為羅德角影響系數，θ為羅德角。

作為本發明的一個可選實施例，其中L(θ)＝0.904。

作為本發明的一個可選實施例，其中σ_uts是管道材料的工程極限抗拉強度，σ_y是管道材料的屈服應力。

為解決上述技術問題，本發明進一步提供一種完好管道極限內壓承載力的預測方法，其至少包括以下步驟：

步驟1：依據管道受內壓的平衡條件，第一主應力σ₁及第二主應力σ₂表示為：

式(1)中σ_θ為環向應力，σ_l為軸向應力，P為瞬時內壓，D為瞬時管徑，t為瞬時壁厚；

將第三主應力σ₃，也就是徑向應力σ_r簡化如下：

σ₃＝σ_r≈0 (2)

步驟2：管道第一主應變ε₁(即：環向應變ε_θ)和第三主應變ε₃(即：徑向應變ε_r)表示為：

式(3)中D₀為測得的管道的初始管徑，t₀為測得的管道的初始壁厚，針對埋地管道，軸向應變ε_l(即：第二主應變ε₂)可忽略，從而：

ε₂＝ε_l＝0 (4)