[發明專利]一種天然氣長輸管道失效的分析方法

有效

• 申請號: 202011585963.4
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112668182B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 畢成;楊旭;丁勇;贠柯;劉金娥;魯元
• 申請（專利權）人: 西安特種設備檢驗檢測院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/08;G06F113/14;G06F119/02
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

1.一種天然氣長輸管道失效的分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、針對天然氣長輸管道的腐蝕減薄狀況，通過實驗方法和理論方法獲得其在天然氣輸運過程中的腐蝕速率；

步驟二、通過腐蝕速率預測天然氣長輸管道在使用年度的管壁有效厚度和延性裂紋止裂韌性；

所述延性裂紋止裂韌性為天然氣長輸管道的延性裂紋停止繼續擴展所需的最小韌性，所述延性裂紋止裂韌性CVN_A的計算公式為：

CVN_A＝4.478×10^-5[0.5p(D₀/δ-1)]²·(0.5D₀δ)^1/3

其中，p為管道工作壓力，D₀為管道外徑，δ為管壁有效厚度；

步驟三、針對各年度天然氣長輸管道中的全體連接管段，通過概率分析方法計算發生延性裂紋擴展管段的數量占全體連接管段數量的比例；

通過正態分布描述天然氣管線上各連接管段的夏比沖擊韌性分布情況，再根據止裂韌性計算天然氣管線上延性裂紋擴展管段的概率，并以此概率作為天然氣管線上延性裂紋擴展管段數量占全部連接管段數量的比例；所述延性裂紋擴展管段的概率P_prop通過對正太分布概率密度函數積分獲得：

其中，μ為均值，σ為標準差；

步驟四、通過延性裂紋擴展管段的概率，計算天然氣長輸管道的失效風險概率；

所述天然氣長輸管道的失效風險概率為天然氣管線上連續有k根以上相連的管段同時出現延性裂紋擴展的概率，所述天然氣長輸管道的失效風險概率P_prop,k通過全概率公式計算：

P_prop,k＝(P_prop)^k(k-k·P_prop+P_prop)；

步驟五、根據天然氣長輸管道的失效風險概率和可承擔風險概率，對管道失效進行分析判定，并預測管道的允許使用年限。

2.按照權利要求1所述的一種天然氣長輸管道失效的分析方法，其特征在于，步驟一中所述天然氣長輸管道的腐蝕減薄狀況包括長輸管道在腐蝕性介質的工作環境中，金屬管壁被腐蝕后形成的壁厚減薄現象，所述腐蝕性介質包括酸性介質、堿性介質、氧化性介質、微生物介質、有機物介質、土壤介質和空氣介質。

3.按照權利要求1所述的一種天然氣長輸管道失效的分析方法，其特征在于，步驟一中所述腐蝕速率為天然氣長輸管道受到的最大似然腐蝕速率，獲得所述腐蝕速率的實驗方法包括壁厚測定法、失重法和電化學法；獲得所述腐蝕速率的理論方法包括理論計算、經驗公式計算和機器學習預測方法。

4.按照權利要求1所述的一種天然氣長輸管道失效的分析方法，其特征在于，步驟二中所述管壁有效厚度為長輸管道的最小似然壁厚，所述管壁有效厚度δ的計算公式為：

δ＝δ₀-v_ft_y

其中，δ₀為長輸管道的出廠原始壁厚，v_f為腐蝕速率，t_y為使用年限。

5.按照權利要求1所述的一種天然氣長輸管道失效的分析方法，其特征在于，步驟五中所述天然氣長輸管道的可承擔風險概率的取值為10％和1％。

6.按照權利要求1所述的一種天然氣長輸管道失效的分析方法，其特征在于，步驟五中所述預測管道的允許使用年限的具體過程包括：根據天然氣長輸管道在各個年度的失效風險概率進行預測，當某個年度管道的失效風險概率高于可承擔風險概率，分析判定管道失效，且該年度的上一年度即為管道的允許使用年限。