[发明专利]管道腐蚀缺陷评价方法和装置

说明书

本发明公开了一种管道腐蚀缺陷评价方法，其至少包括如下步骤：获取管道的参数和缺陷的参数；获得管道的许用应力[σ]；根据所获取的管道的参数和缺陷的参数，建立有限元模型；通过所建立的有限元模型模拟，获得腐蚀缺陷处的最大应力σ_max；建立管道腐蚀缺陷评价方程A＝[σ]/σ_max，获得管道的安全状态，其中，当A＝[σ]/σ_max＞1时，认为管道处于安全状态；当A＝[σ]/σ_max≤1时，认为管道处于失效状态。本发明还公开了一种管道腐蚀缺陷评价装置。本发明的管道腐蚀缺陷评价方法及装置避免了现有公式的保守性，评价结果更加准确；适用范围更广泛。

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，特别涉及一种管道腐蚀缺陷评价方法和装置。

背景技术

随着经济的快速发展，对能源运输的需求增加。在众多运输方式中，管道运输因其成本较低、输送量大、安全性高以及供给稳定等优势，在全球范围内迅速发展，尤其在石油化工及天然气运输等产业中具有不可替代的作用。随着在役使用年限增加，管道腐蚀现象越来越严重，管道承压能力下降，穿孔、泄漏、破裂等事故时有发生。预测、评价管道的腐蚀缺陷状况，防患于未然，能够减少管道运行的安全风险。

含缺陷管道剩余强度评价(也可以称为安全评定)是在管道缺陷检测基础上，通过严格的理论分析、试验测试和力学计算，确定管道的最大允许工作压力(MAOP)和当前工作压力的临界缺陷尺寸，为管道的维修和更换，以及升降压操作提供依据。

剩余强度评价方法一般可以分为四类：(1)基于大量含缺陷管段水压爆破试验得到的半经验公式；(2)基于弹塑性力学和断裂力学理论的解析分析方法；(3)有限元数值计算方法；(4)基于含缺陷管道的失效判据，结合概率和可靠性理论，建立含缺陷管道的概率评价方法。目前，国际上已经存在多种评价方法并形成标准规范，如美国ASME B31G、API579、挪威船级社DNV RP-F101、英国BS 7910等。

目前国际常用强度评价公式多是基于断裂力学的NG-18表面缺陷计算公式，然而，现有技术中的公式均存在一定的经验性和简化情况，并且无法分析具体的缺陷情况，如缺陷的形状及材料特性等。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种管道腐蚀缺陷评价方法和装置，从而改善现有技术中评价公式无法准确分析管道腐蚀缺陷的问题。

本发明的另一目的在于，提供一种管道腐蚀缺陷评价方法和装置，从而适用性更加广泛。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种管道腐蚀缺陷评价方法，其至少包括如下步骤：获取管道的参数和缺陷的参数；获得管道的许用应力[σ]；根据所获取的管道的参数和缺陷的参数，建立有限元模型；通过所建立的有限元模型模拟，获得腐蚀缺陷处的最大应力σ_max；建立管道腐蚀缺陷评价方程A＝[σ]/σ_max，获得管道的安全状态，其中，当A＝[σ]/σ_max＞1时，认为管道处于安全状态；当A＝[σ]/σ_max≤1时，认为管道处于失效状态。

进一步，上述技术方案中，管道的参数包括管道的材料、外径、壁厚、最大允许工作压力、弹性模量E、泊松比、屈服应力σ_s、抗拉强度和安全系数F_s。

进一步，上述技术方案中，缺陷的参数包括缺陷的长度、深度和宽度。

进一步，上述技术方案中，建立有限元模型的步骤中，管道的材料的应力-应变关系采用Ramberg-Osgood模型：其中，初始应变ε₀＝σ_s/E，α为硬化系数；n为幂硬化指数。