[发明专利]一种含缺陷埋地PE燃气管道寿命检测方法

说明书

本发明涉及一种含缺陷埋地PE燃气管道寿命检测方法，对燃气管道进行测试，获得燃气管道的结构尺寸和运行参数；截取燃气管道，制备弯曲紧凑型试样；以预设频率f拉伸试样，拉伸过程中的拉伸应力在最大预设应力Fmax和最小预设应力Fmin直接往复变化；基于可靠性和有限元分析计算，根据最先失效原则，确定极限缺陷尺寸；建立疲劳裂纹扩展模型、计算疲劳循环次数，确定含缺陷埋地PE燃气管道剩余寿命。本发明可以较准确的估算含缺陷埋地PE燃气管道剩余寿命。

技术领域

本发明属于城市燃气管道特种设备技术领域，具体涉及一种含缺陷埋地PE燃气管道寿命检测方法，特别涉及一种基于可靠性和有限元分析的含缺陷埋地PE燃气管道寿命评估方法。

背景技术

目前聚乙烯燃气管道在我国推广应用已经有30多年的历史，许多城市已经形成了密集的地下聚乙烯管网。当前聚乙烯管线正在我国许多城市快速发展，而同时许多早期铺设的聚乙烯管线服役时间已经超过20年，聚乙烯燃气管线泄漏事故时有发生。聚乙烯燃气管道的缺陷成为管道运行中的不稳定因素，影响管道的安全运行和使用寿命，使事故发生概率大大增加。燃气管道一旦发生事故将会对城镇造成人员伤亡和财产损失等巨大的伤害，具有较大的危害性。因此，对含缺陷埋地PE燃气管道剩余寿命做出评估，进行安全评价和等级划分，判断管道能否继续使用，具有非常重要的社会意义和工程意义。目前对于含缺陷埋地PE燃气管道剩余寿命评估还缺乏专门的方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种含缺陷埋地PE燃气管道寿命检测方法。传统方法采用注塑加工试样，对加工得到的试样进行测试，判断服役前塑料管材的性能。该方法提出制取弯曲紧凑型试样，试样直接来源于服役管道，更有针对性。该方法基于可靠性和有限元分析的方法，按照最先失效原则，确定允许的缺陷极限尺寸，可以较准确的评估含缺陷埋地PE燃气管道剩余寿命。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种含缺陷埋地PE燃气管道寿命检测方法，包括：

对燃气管道进行测试，获得燃气管道的结构尺寸和运行参数；

截取燃气管道，制备弯曲紧凑型试样；

以预设频率f拉伸试样，拉伸过程中的拉伸应力在最大预设应力Fmax和最小预设应力Fmin直接往复变化；

基于可靠性和有限元分析计算，根据最先失效原则，确定极限缺陷尺寸；

建立疲劳裂纹扩展模型、计算疲劳循环次数，确定含缺陷埋地PE燃气管道剩余寿命。

进一步，所述结构尺寸和运行参数包括：直径、壁厚、运行压力、埋深、埋设情况、土壤性能、缺陷尺寸。

进一步，所述弯曲紧凑型试样直接从服役管道截取获得。

进一步，所述预设频率f的范围为：1HZ≤f≤5HZ；所述最小预设应力F_min和所述最大预设应力F_max的比值R为0.1≤R≤0.5。

进一步，可靠性分析是指根据含缺陷PE管的三种失效模式，建立不同的极限状态方式，求解不同失效模式下的可靠度。

韧性破坏模式下极限状态方程为：

式(1)中，P是管道工作压力；P_b是爆破压力；a是裂纹深度；e是壁厚。

含轴向裂纹脆性破坏模式下极限状态方程为：

式(2)中，P是管道工作压力；K_Ic是断裂韧性；a是裂纹深度；F是裂纹形状系；R_n是管道外径；R_i是管道内径。

含环向裂纹脆性破坏模式下极限状态方程为：