[發明專利]一種評估爆炸危害引起管道變形程度的方法

有效

• 申請號: 202011462251.3
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112577683B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 楊坤;陳宏遠;封輝;池強;王磊
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00;G01B11/16;G01B11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

一種評估爆炸危害引起管道變形程度的方法，通過對受損管道外形進行激光精確測量，對爆炸載荷所引起的管道彎曲變形、壓扁變形進行定量計算，從而分析管道的爆炸受損情況及評估管道的服役安全。這種計算評估方法不需要破壞管道結構，是一種簡單、安全、可靠、精確的計算評估方法，完全滿足油氣管道爆炸變形受損的分析和評價。

技術領域

本發明屬于天然氣輸送管道運行安全控制技術領域，特別涉及一種評估爆炸危害引起管道變形程度的方法。

背景技術

將兩條或多條輸油氣管道等距離的敷設在間距不大、而又平行走向的管溝中的管道敷設方式就是油氣管道的并行敷設。在復雜地區(如隧道等)，通過采用管道并行敷設的形式來降低建設及維護成本。

天然氣管道泄漏后由于管內高壓，氣體大量從泄漏點散出，會引起泄漏點的裂紋擴展以及管道斷裂。由于管道斷裂以及天然氣體積極速膨脹，會形成劇烈的物理爆炸，產生強烈的沖擊波和地震波。破壞性能量通過周邊土壤介質、空氣介質傳遞到臨近的油氣管道，引起管道受損(變形、斷裂)。引起的管道變形形式主要是整體產生沿軸向的彎曲變形、沿著周向的壓扁變形以及在局部產生凹坑變形。在較大載荷作用下，變形程度較大，會起管道服役性能的下降，若繼續服役具有較大風險，因此如何精確測量管道的變形程度(彎曲、壓扁變形)，獲得可靠的評估數據，是管道安全評估工作的重點、難點和基礎問題。

管道變形通常采用傳統測量的方式(卷尺等)、間接方法測量(光柵等)，得到的測量數據誤差較大。此外，在管道僅發生變形未發生斷裂以及管道沒有完全開挖時，無法準確獲得管道收到土壤擠壓所產生的壓扁變形數據。利用傳統測量方式獲得數據進行安全評估有較大的誤差，甚至可能發生錯誤判斷，具有較大的風險。

發明內容

本發明的目的在于提供一種評估爆炸危害引起管道變形程度的方法，以解決上述問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種評估爆炸危害引起管道變形程度的方法，包括以下步驟：

步驟1，根據管道彎曲受損情況，采用激光確定精確測量的范圍；

步驟2，沿著測量管道軸向，按照固定長度間隔，利用激光精確測量儀獲得管道外表面沿軸向的空間坐標數據；

步驟3，將獲得的相鄰截面數據點向擬合截面進行投影，帶入橢圓方程中，獲得橢圓方程的特征參數，計算并獲取不同截面上的橢圓方程參數及橢圓圓心坐標；

步驟4，根據獲得的不同位置截面橢圓圓心坐標，繪制管道橢圓圓心曲線，結合與管線平行的、通過起點的直線，獲得測量段最大變形處的橢圓圓心曲線弦高；

步驟5，對測量段的長短軸半徑數據進行處理，計算不同截面位置上的橢圓度并進行比較，獲得最大橢圓度的位置坐標，即管道發生壓扁變形程度最大之處；

步驟6，拉伸側曲線的弧長與弦長之差除以弦長則為管道彎曲所引起的拉伸應變，判斷是否發生形變。

進一步的，步驟1中，激光精確測量的測量范圍為10-20米以內，測量的范圍應包含管道發生最大變形段，并確定測量管段起點與整個管線的水平距離。

進一步的，激光精確測量的測量范圍為15米以內。

進一步的，步驟2中，需要變換位置反復進行測量。

進一步的，步驟2中，最終獲得4條以上的測量線的管道外表面空間數據。

進一步的，步驟3中，橢圓方程的特征參數包括橢圓截面長短軸參數以及橢圓心位置坐標。

進一步的，步驟4中，曲線弦高與測量起點與整個管線的水平距離之和則為管線在爆炸載荷下的最大彎曲變形撓度。