[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

本發明公開了一種天然氣長輸管道失效的分析方法，包括步驟一、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；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；三、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；四、計算天然氣長輸管道的失效風險概率；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。本發明方法步驟簡單，實現方便，能夠有效應用在天然氣長輸管道的失效分析中，對天然氣長輸管道的安全檢驗、維護和保養提供可靠的指導，效果顯著，便于推廣。

技術領域

本發明屬于天然氣長輸管道檢測技術領域，具體涉及一種天然氣長輸管道失效的分析方法。

背景技術

天然氣長輸管道在我國西氣東輸工程中具有舉足輕重的作用。當天然氣長輸管道運行過程中，在環境腐蝕、外力損傷、焊接缺陷及材料加工施工缺陷的綜合作用下，將給管道帶來不同程度的失效風險。對于天然氣長輸管道，由腐蝕減薄損傷模式導致的管道失效是最為典型的失效模式之一，嚴重破壞管道的安全性。在現行的油氣長輸管道標準中，對管道腐蝕減薄的失效判定原則多為許用應力準則，即第一強度理論，特殊情況下也包含第二、第三和第四強度理論，許用應力準則能夠對管道短期的失效實現準確的預測，但對于長期的預測或失效風險較大的狀況將不再準確。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種天然氣長輸管道失效的分析方法，其方法步驟簡單，設計合理，實現方便，能夠有效應用在天然氣長輸管道的失效分析中，對管道長期的失效風險概率實現保守預測，對天然氣長輸管道的安全檢驗、維護和保養提供可靠的指導，效果顯著，便于推廣。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種天然氣長輸管道失效的分析方法，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；

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；

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；

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。

上述的一種天然氣長輸管道失效的分析方法，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。

上述的一種天然氣長輸管道失效的分析方法，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。

上述的一種天然氣長輸管道失效的分析方法，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。

上述的一種天然氣長輸管道失效的分析方法，步驟二中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：