[發明專利]管道腐蝕缺陷評價方法和裝置

在審

• 申請號: 202010667085.4
• 申請日: 2020-07-13
• 公開（公告）號: CN113935204A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 趙亞通;石磊;奚旺;崔凱燕;周立國;黃梓健
• 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大連石油化工研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F113/14;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種管道腐蝕缺陷評價方法，其至少包括如下步驟：獲取管道的參數和缺陷的參數；獲得管道的許用應力[σ]；根據所獲取的管道的參數和缺陷的參數，建立有限元模型；通過所建立的有限元模型模擬，獲得腐蝕缺陷處的最大應力σ_max；建立管道腐蝕缺陷評價方程A＝[σ]/σ_max，獲得管道的安全狀態，其中，當A＝[σ]/σ_max＞1時，認為管道處于安全狀態；當A＝[σ]/σ_max≤1時，認為管道處于失效狀態。本發明還公開了一種管道腐蝕缺陷評價裝置。本發明的管道腐蝕缺陷評價方法及裝置避免了現有公式的保守性，評價結果更加準確；適用范圍更廣泛。

技術領域

本發明涉及石油化工技術領域，特別涉及一種管道腐蝕缺陷評價方法和裝置。

背景技術

隨著經濟的快速發展，對能源運輸的需求增加。在眾多運輸方式中，管道運輸因其成本較低、輸送量大、安全性高以及供給穩定等優勢，在全球范圍內迅速發展，尤其在石油化工及天然氣運輸等產業中具有不可替代的作用。隨著在役使用年限增加，管道腐蝕現象越來越嚴重，管道承壓能力下降，穿孔、泄漏、破裂等事故時有發生。預測、評價管道的腐蝕缺陷狀況，防患于未然，能夠減少管道運行的安全風險。

含缺陷管道剩余強度評價(也可以稱為安全評定)是在管道缺陷檢測基礎上，通過嚴格的理論分析、試驗測試和力學計算，確定管道的最大允許工作壓力(MAOP)和當前工作壓力的臨界缺陷尺寸，為管道的維修和更換，以及升降壓操作提供依據。

剩余強度評價方法一般可以分為四類：(1)基于大量含缺陷管段水壓爆破試驗得到的半經驗公式；(2)基于彈塑性力學和斷裂力學理論的解析分析方法；(3)有限元數值計算方法；(4)基于含缺陷管道的失效判據，結合概率和可靠性理論，建立含缺陷管道的概率評價方法。目前，國際上已經存在多種評價方法并形成標準規范，如美國ASME B31G、API579、挪威船級社DNV RP-F101、英國BS 7910等。

目前國際常用強度評價公式多是基于斷裂力學的NG-18表面缺陷計算公式，然而，現有技術中的公式均存在一定的經驗性和簡化情況，并且無法分析具體的缺陷情況，如缺陷的形狀及材料特性等。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的之一在于，提供一種管道腐蝕缺陷評價方法和裝置，從而改善現有技術中評價公式無法準確分析管道腐蝕缺陷的問題。

本發明的另一目的在于，提供一種管道腐蝕缺陷評價方法和裝置，從而適用性更加廣泛。

為實現上述目的，根據本發明的第一方面，本發明提供了一種管道腐蝕缺陷評價方法，其至少包括如下步驟：獲取管道的參數和缺陷的參數；獲得管道的許用應力[σ]；根據所獲取的管道的參數和缺陷的參數，建立有限元模型；通過所建立的有限元模型模擬，獲得腐蝕缺陷處的最大應力σ_max；建立管道腐蝕缺陷評價方程A＝[σ]/σ_max，獲得管道的安全狀態，其中，當A＝[σ]/σ_max＞1時，認為管道處于安全狀態；當A＝[σ]/σ_max≤1時，認為管道處于失效狀態。

進一步，上述技術方案中，管道的參數包括管道的材料、外徑、壁厚、最大允許工作壓力、彈性模量E、泊松比、屈服應力σ_s、抗拉強度和安全系數F_s。

進一步，上述技術方案中，缺陷的參數包括缺陷的長度、深度和寬度。

進一步，上述技術方案中，建立有限元模型的步驟中，管道的材料的應力-應變關系采用Ramberg-Osgood模型：其中，初始應變ε₀＝σ_s/E，α為硬化系數；n為冪硬化指數。