[发明专利]一种输气管道完整性评价周期的计算方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及管道评价技术领域，主要适用于输气管道完整性评价周期的计算方法及系统。

背景技术

在不影响管道安全可靠性的前提下，如何最大限度地降低管道建设成本和提高管道输送效率，一直是管道建设投资者和管道运营企业长期关注的问题。目前国际上主要采取两种方法来降低成本和提高管输效率，一种方法是采用高钢级大口径高压输气管道，另一种方法是提高管道的强度设计系数。北美地区早在上世纪五、六十年代就开始开展了提高强度设计系数的研究和应用工作，例如加拿大的CSA Z662和美国的ASME B31.8都规定，一级地区的天然气管道可以采用0.8的强度设计系数，其次是ISO13623规定的0.78和英国IGE/TD/1规定的等效设计系数0.73，而我国自1994年首次GB50251《输气管道工程设计规范》颁布实施以来，一直沿用了一级地区0.72的强度设计系数。

在输送压力和管径不变的情况下，提高强度设计系数就会降低管道的壁厚和增大管道的应力，这将使得管道的临界缺陷极限尺寸、刺穿抗力、应力腐蚀开裂敏感性、可靠性水平与风险水平发生一定的变化，从而影响到管道的安全使用，因此，管道的完整性管理将更为苛刻，而现有的管道完整性评价周期也将不能满足管道正常安全运行与维护的需要。目前，未见到国内外有关于更高强度设计系数的管道完整性评价周期计算方法的相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种输气管道完整性评价周期的计算方法及系统，它能够快速得到更高强度设计系数的输气管道完整性评价周期，满足了对输气管道完整性评价的需求。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种输气管道完整性评价周期的计算方法，包括：

建立管道腐蚀减薄极限状态函数其中，σ_f为材料的流变应力，Δt为管道的壁厚损失，t₀为管道的原始壁厚，d为管道直径，P为管道运行压力；

基于概率论基础规律，由所述管道腐蚀减薄极限状态函数得到管道腐蚀减薄极限状态函数的均值函数其中，μ_Z为管道腐蚀减薄极限状态函数的均值，为材料流变应力的均值，μ_Δt为管道壁厚损失的均值，μ_P为管道运行压力的均值；

基于机械可靠性设计理论中的一次二阶距法，由所述管道腐蚀减薄极限状态函数得到管道腐蚀减薄极限状态函数的标准偏差函数其中，σ_Z为管道腐蚀减薄极限状态函数的标准偏差，为材料流变应力的标准偏差，σ_Δt为管道壁厚损失的标准偏差，σ_P为管道运行压力的标准偏差，为流变应力σ_f的偏导数，为管道壁厚损失Δt的偏导数，为管道运行压力P的偏导数；

根据所述管道腐蚀减薄极限状态函数的均值函数和所述管道腐蚀减薄极限状态函数的标准偏差函数分别计算基准强度设计系数下的管道腐蚀减薄极限状态函数的均值μ_Z1、管道腐蚀减薄极限状态函数的标准偏差σ_Z1和待求强度设计系数下的管道腐蚀减薄极限状态函数的均值μ_Z2、管道腐蚀减薄极限状态函数的标准偏差σ_Z2；其中，所述基准强度设计系数为已知的输气管道完整性评价周期的强度设计系数；

根据可靠性指数公式分别计算基准强度设计系数下的可靠性指数β₁和待求强度设计系数下的可靠性指数β₂；

根据公式计算可靠性指数下降比率w；

根据公式r≈r₀×(1-w)计算待求强度设计系数下的管道完整性评价周期r，其中，r₀为基准强度设计系数的管道完整性评价周期。

进一步，所述材料的流变应力σ_f的计算方法为：从待评估的管道中，采集管道样本进行力学试验，测出屈服强度σ_s；通过公式σ_f=σ_s+68.95计算出σ_f；

所述由对σ_f取平均值计算得到；

或，所述根据公式计算得到，其中，SMYS为材料的最小屈服强度；

所述由σ_f统计得到，具体方法为：由力学试验测得不同的屈服强度σ_s，求出所有对应的σ_f；对所有求出的σ_f进行统计分析求出