[发明专利]一种腐蚀管道Folias膨胀系数计算内压荷载的方法

说明书

一种腐蚀管道Folias膨胀系数计算内压荷载的方法，其属于管道施工技术领域。在考虑腐蚀长度和腐蚀深度对腐蚀管道Folias膨胀系数的影响，通过有限元对不同腐蚀工况的模拟，对计算结果进行统计和拟合，得到不同腐蚀长度下Folias膨胀系数的计算方法。利用该膨胀系数的计算方法计算得到腐蚀管道减速比，结合完好管道极限内压荷载，得到腐蚀管道极限内压计算方法。

技术领域

本发明涉及一种管道Folias膨胀系数计算方法，并利用该计算方法计算腐蚀管道内压荷载，其属于管道结构技术领域。

背景技术

体积型缺陷指管壁上的金属损失，管道产生体积型缺陷的主要原因是腐蚀，在危害管道的诸多因素中，腐蚀是最为常见的因素之一。腐蚀可大面积减薄管道的壁厚，降低管道的承压能力，可导致管道穿孔或爆破，引发漏油、漏气事故，进一步导致火灾、爆炸和环境污染等严重事故。

海底管道在正常运行状态下，控制荷载一般为内压荷载，内压荷载是决定管道的壁厚等主要设计参数^[1]。管壁上的体积型缺陷如图1所示，其失效压力预测采用基于断裂力学的半经验公式：P_f＝P₀f_R (1)

f_R为减速比，它是衡量腐蚀管道抵抗内压荷载能力的几何参数。该参数主要由腐蚀长度和腐蚀深度决定。

其中：P_f为失效爆破压力，P₀为完整管道爆破压力，A₀为原始面积，A为腐蚀缺陷的轴向投影面积，M为Folias膨胀系数。

规范ASME B31G，MB31G，DNV RP-F101和RPA关于Folias膨胀系数M的计算方法主要有以下几种方法：

关于Folias膨胀系数有以下几种表达方式，其中D为管道外径，t为壁厚：

由以上公式可以看出，关于Folias膨胀系数计算主要与腐蚀长度相关，考虑因素比较单一，而且不同腐蚀长度对应膨胀系数M也不同，为更加准确计算腐蚀管道极限内压荷载，需要对腐蚀管道Folias膨胀系数进行研究。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种腐蚀管道Folias膨胀系数计算内压荷载的方法，以得到更准则的腐蚀管道极限内压荷载的计算方法。

规范ASME B31G，MB31G和RPA计算完整管道失效压力如式(3)所示：

DNV RP-F101方法计算完整管道失效压力如式(4)所示：

其中σ_flow为流变应力，D为管道外径，t为管道壁厚。

对于管道实际腐蚀缺陷的轴向投影面积，呈现不规则的形状。对于形状参数α主要一下三种取值方法：

轴向投影为矩形的腐蚀：α＝1；

轴向投影为抛物线的腐蚀：α＝2/3；

轴向投影为复杂形状的腐蚀：α＝0.85(A＝0.55dL+0.45(2/3)dL)。

由以上分析可知：管道内爆失效公式的减速比主要由腐蚀长度参数和深度参数决定，为研究膨胀系数与长度参数和深度参数的关系，需要根据具体实际失效压力结果总结膨胀系数的影响因素。

(1)完好管道极限荷载P₀确定