[發明專利]一種基于損傷的凹痕管道安全評估方法

在審

• 申請號: 202011209002.3
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112330140A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 張鵬;黃云飛;伍穎;侯向秦;劉思銘;秦國晉;王藝環;張媛
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F30/23;G06F30/17;G06F113/14;G06F111/10
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本發明公開了一種基于損傷的凹痕管道安全評估方法，包括以下步驟：建立含凹痕缺陷油氣管道的三維數值模型；設定凹痕管道損傷程度的計算公式；分析不同工況下凹痕缺陷造成的管道損傷程度；分析不同影響參數對凹痕管道損傷程度的影響；建立基于損傷的凹痕管道失效判定準則。本發明可以對含凹痕缺陷油氣管道進行全面的安全評估，能及時對凹痕缺陷對管道的影響情況做出有效判斷，確保油氣管道的安全可靠運行。

技術領域

本發明涉及油氣管道的缺陷評估技術領域，特別是涉及一種基于損傷的凹痕管道安全評估方法。

背景技術

管道作為油氣資源的主要運輸媒介，只有安全可靠的輸送方式，才能確保石油天然氣行業的蓬勃健康發展。管道失效所造成的油氣泄漏不僅會造成經濟損失，嚴重的還會造成人員傷亡以及環境污染。油氣管道失效的原因眾多，常見的有第三方破壞、材料缺陷、腐蝕、焊縫缺陷及誤操作等。我國運輸部門的報告表明，每年有20％～40％非常嚴重的管道事故與第三方破壞有關。在天然氣管道和成品油管道中，第三方破壞是引發管道失效的主要原因之一，而凹痕作為第三方破壞的典型形式，如果其對管道造成的破壞不能及時被發現，那么將會給管道的安全運行帶來隱患。

根據我國石油天然氣行業標準SY/T 6996-2014的定義，凹痕是油氣管道上的一種幾何缺陷，是由于第三方破壞和不良施工等作用于管道表面的外荷載造成的，是管壁上永久塑性變形而致使其橫截面發生的總的變形。在油氣管道的敷設或運行過程中，由于工作條件或外部物體造成的凹痕缺陷會對管道完整性產生不利影響，可能會誘發裂紋，而裂紋會隨著壓力循環而擴展，導致管道發生泄漏甚至爆炸；在內壓作用下，一些凹痕會立即破裂，導致管道發生即時失效；還有一些凹痕會在隨時間變化的荷載作用下發生疲勞破壞，給管道的安全運行帶來潛在危害；另外，有些凹痕會阻止清管器的順利通過，妨礙清管和管壁檢測，給管道的監測和管理帶來困難。

為了避免管道事故的發生，延長管道的運行壽命，一些國家和組織提出了針對凹痕缺陷的評價標準和規范，如加拿大標準協會的CSA Z662-2011標準、英國標準學會的BS7910-2013標準、澳大利亞國家標準AS 2885.3-2010標準、美國機械工程師協會的ASMEB31.4-2016規范、美國石油協會的API 579-1-2016規范等。以上的這些規范和標準大多采用基于深度的準則來評估凹痕缺陷，取管道直徑的6％作為凹痕管段修復的臨界值，即當凹痕區域的最大深度超過6％管徑時須對變形管段進行維修或更換。但隨著現場應用的深入，發現基于深度的評價準則會導致管道的安全狀況被高估或低估，所以美國機械工程師協會的ASME B31.8規范提出了基于應變的評估準則。該準則規定油氣管道上凹痕區域的最大應變不可超過0.06，也就是說，如果凹痕處的應變超過0.06，那么就認為該凹痕管段已失效。但是越來越多的現場實例顯示，很多凹痕缺陷的應變超過0.06時，該管段仍是安全的，這就造成了許多不必要的開挖和維修。為此，我們提出了一種基于損傷的凹痕管道安全評估方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于損傷的凹痕管道安全評估方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于損傷的凹痕管道安全評估方法，包括：

建立含凹痕缺陷油氣管道的三維數值模型；

設定凹痕管道損傷程度的計算公式；

分析不同工況下凹痕缺陷造成的管道損傷程度；

分析不同影響參數對凹痕管道損傷程度的影響；

建立基于損傷的凹痕管道失效判定準則。

優選的，所述建立含凹痕缺陷油氣管道的三維數值模型包括：

設置壓頭模型和管道模型的材料特性參數；

建立壓頭模型和管道模型；

設置壓頭模型和管道模型之間的接觸算法；