[发明专利]一种管廊管道剩余强度与剩余寿命计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及管廊管道领域，尤其涉及管廊管道的剩余强度、寿命计算方法。

背景技术

管廊管道缺陷类型按几何形状分为平面型缺陷和体积型缺陷。对在役管廊管道进行剩余强度及寿命的预测计算，预先获取管廊管道相关信息，能有效降低事故发生率，保障管道安全高效运行。

目前，缺陷管道剩余强度计算国内外所用方法及遵循的标准各不相同。

国外主要剩余强度标准：ASME B31G《腐蚀管道剩余强度手册》(美国机械工程师协会)，基于中低强度材料的弹塑性断裂力学，研究了平面型缺陷的扩展机理、失效模式和缺陷评估方法，并提出了计算腐蚀管道的剩余强度评估公式。API RP579-2000《在役适用性准则》(美国石油协会)，采用FAD失效评估图进行评定。DNV RP-F101(应该燃气公司和挪威船级社)，主要有两部分组成，Part A分项安全系数法和Part B许用应力法，分项安全系数法使用了概率修正方程分项安全系数来确定腐蚀管道的许用操作压力；许用应力法是根据许用应力设计(ASD)标准计算腐蚀缺陷的失效压力后再乘以管道的强度设计系数。

国内主要剩余强度标准：SY/T 6477-2000《含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法第1部分：体积型缺陷》，适用于管道材料是延性的，在运行中不会发生脆化，且管道不包含裂纹型缺陷；SY/T 0087.1-2006《钢质管道及储罐腐蚀评价标准埋地钢质管道外腐蚀直接评价》，只适用于体积型腐蚀缺陷，不适用于裂纹型缺陷。分为剩余最小壁厚评价、危险截面评价和残余强度评价三部分。

管道剩余寿命评定的方法主要包括管道腐蚀信息熵寿命预测法、人工神经网、管道概率统计预测方法等。

基于上述基础技术，设计新的有效的对在役管廊管道进行剩余强度及寿命的预测计算方法，是本领域技术人员努力的方向。

发明内容

本发明的目的在于一种管廊管道剩余强度与剩余寿命计算方法，有效准确地计算并预测管廊区域管道的剩余强度与剩余寿命。

实现上述目的的技术方案是：

一种管廊管道剩余强度与剩余寿命计算方法，包括：

收集管廊管道缺陷数据信息；

判断是平面型缺陷还是体积型缺陷；

针对平面型缺陷，从管廊管道缺陷数据信息中获取缺陷管道材料的工程应力-应变曲线，确定失效评估图，再计算评定点，得到管廊管道的剩余强度；

针对体积型缺陷，从管廊管道缺陷数据信息中获取设计系数、焊缝系数和最小测量壁厚，通过计算得到管廊管道的剩余强度；

根据管廊管道缺陷数据信息计算基本数值，根据极大值分布概率密度函数、可靠度函数、最大腐蚀深度点估计和极大似然估计，计算得到管廊管道的剩余寿命。

在上述的管廊管道剩余强度与剩余寿命计算方法中，所述的管廊管道缺陷数据信息，包括：基础管道信息、管道结构与性能参数、焊接及温度影响、管材应力应变关系以及缺陷的裂纹形态。

在上述的管廊管道剩余强度与剩余寿命计算方法中，所述的平面型缺陷剩余强度计算，包括：

根据管廊管道缺陷数据信息，判断是否可直接获得缺陷管道材料的工程应力-应变曲线；

若是，确定失效评估图；

若否，采用同规格材料的应力-应变曲线，利用强度极限、弹性模量求得缺陷管道材料的工程应力-应变曲线；

计算评定点，得到管廊管道的剩余强度。

在上述的管廊管道剩余强度与剩余寿命计算方法中，所述的体积型缺陷剩余强度计算，包括：

从管廊管道缺陷数据信息中获取设计系数、焊缝系数和最小测量壁厚，计算得到轴向作用力及弯矩；

利用轴向作用力及弯矩计算得到环向最小壁厚、其最大允许工作压力以及承受载荷增加的管子壁厚；

利用环向最小壁厚、其最大允许工作压力以及承受载荷增加的管子壁厚计算得到径向最小壁厚及其最大允许工作压力；

利用径向最小壁厚及其最大允许工作压力计算得到最小要求壁厚及其最大允许工作压力；

利用最小要求壁厚和最大允许工作压力计算得到剩余壁厚比和壳体参数；

利用剩余壁厚比和壳体参数判断轴向与环向缺陷尺寸可接受性，得到管廊管道的剩余强度。

在上述的管廊管道剩余强度与剩余寿命计算方法中，所述的管廊管道的剩余寿命计算，包括：

根据管廊管道缺陷数据信息计算得到基本数值；

根据基本数值，利用极大值分布概率密度函数和可靠度函数，计算获取尺寸参数与位置参数；