[發明專利]一種單缺陷彎管極限內壓計算方法

在審

• 申請號: 202011191942.4
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112347414A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 孔令圳;何雨珂;黃坤;劉慧;吳霞
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于石油與天然氣工業技術領域，公開了一種單缺陷彎管極限內壓計算方法，在缺陷直管極限載荷評價標準和無缺陷彎管極限載荷公式的基礎上，考慮缺陷深度、長度和寬度的變化，利用1stopt軟件擬合公式，得到單缺陷彎管極限內壓的預測公式，并根據爆破試驗數據驗證了該公式的準確性。本發明可以通過公式計算得出增壓站單缺陷彎管的極限內壓，為我國制定單缺陷彎管失效壓力的計算標準提供參考，為輸氣管道彎管的設計和安全評價提供重要的理論支撐。

技術領域

本發明屬于石油與天然氣工業技術領域，尤其涉及一種單缺陷彎管極限內壓計算方法。

背景技術

彎管是油氣管道輸送系統中的關鍵部件，可用于改變管線走向和承受一定程度的彈性變形；由于彎管是雙曲率結構，在流體流經彎管過程中會對彎管造成沖蝕，此外管內介質和管外土壤都會對管壁產生腐蝕作用，彎管比直管更易出現凹坑、局部減薄等缺陷；缺陷的存在會降低彎管的承壓能力，影響站場的安全運營；因此需要建立針對于彎管極限承壓能力的計算公式，準確計算其極限內壓，進而做出維護維修決策，保障站場運營的安全性。

目前，國內外研究人員針對腐蝕缺陷管道的失效壓力研究大多針對直管，并提出了一系列安全評價標準，如ASME B31G、Modified B31G、DNV-RP-F101等，而對含缺陷彎管的研究較少，尚未形成一套成熟的適用于缺陷彎管安全評定的方法，缺陷彎管的安全評定的規范也尚未形成。

對于相同徑厚比的含局部減薄缺陷彎管與直管來說，其極限內壓有很大的不同，如果采用直管的極限承壓能力來計算彎管的極限承壓能力，可能導致結果的不準確。以典型彎管Φ508×16mm、材質API X60為例對其多種缺陷情況進行計算，將AMSE B31G-2009、DNV-RP-F101和PCORRC體積型缺陷管道標準評價方法計算值與有限元結果進行對比，統計于表1。可以看到標準值與計算值誤差較大，最大誤差達到14.5％。

表1各標準評價方法計算值與有限元結果對比

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明提供一種單缺陷彎管極限內壓計算方法，單缺陷彎管在內壓作用下的極限承載能力對站內管道的安全運行有著重要的工程意義。

本發明提供了一種單缺陷彎管極限載荷的計算方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：根據增壓站設計資料，確定含缺陷彎管的基礎參數：彎管管徑、彎管壁厚、彎管曲率半徑、彎管拉伸強度、缺陷長度、缺陷寬度和缺陷深度；

步驟2：計算單缺陷彎管缺陷軸向長度系數a、缺陷環向寬度系數b和缺陷深度系數c；

步驟3：將計算得到的各項參數值帶入到對應的計算公式中，確定單缺陷彎管的極限內壓值。提出了一種新的單缺陷彎管的極限載荷計算方法。在無缺陷彎管極限載荷公式的基礎上，考慮缺陷深度、長度和寬度的變化，在內壓作用下，彎管失效點可能在內拱中心點處，也可能在缺陷區域，為了讓計算結果更加精確，需要分成兩種情況進行分析，即當缺陷深度系數c＜0.3和缺陷深度系數c≥0.3這兩種情況，利用1stopt軟件擬合公式，得到單缺陷彎管極限內壓的預測公式。

當缺陷深度系數c0.3時，彎管失效區域位于內拱中心點，計算結果與無缺陷彎管的極限內壓相近，仍然可以采用無缺陷情況下的Goodall理論公式計算單缺陷彎管的極限內壓：

當缺陷深度系數c≥0.3時，彎管失效點位于缺陷區域，采用以下公式計算單缺陷彎管極限內壓：

P＝P₀·[1-c(1-(1.393(1-b)^0.464+3.532·exp(-0.628·a))·(1-c)^1.946)]