[发明专利]一种不规则缺陷管道内压作用下的失效压力计算方法

权利要求书

1.一种不规则缺陷管道内压作用下的失效压力计算方法，其特征在于：首先根据深腐蚀之间相互作用的轴向极限距离，确定不规则缺陷评价长度；然后在考虑不同深浅腐蚀缺陷深度和长度的比值的基础上，对不同不规则度的不规则缺陷进行有限元计算，确定不同不规则度的不规则缺陷的等效形状和有效深度，根据评价长度和有效深度对不规则形状缺陷进行失效压力评估；

该方法包括以下步骤：

a)轴向极限间距计算：

将不规则形状的缺陷细分为理想的“片腐蚀”和“腐蚀坑”，“片腐蚀”是长度为L_s和深度为d_s的浅腐蚀缺陷，“腐蚀坑”是长度为L_i和深度为d_i的深腐蚀缺陷，其中i＝1,2,3，…；浅腐蚀缺陷的失效压力p_shallow：

进而计算与浅腐蚀缺陷具有相同失效压力p_shallow的“等效”管道的有效厚度t_e和有效管径D_e：

其中：t是管壁厚度，D是管道直径，t_e是有效厚度，D_e是有效直径，d_s是浅腐蚀缺陷的深度，L_s是浅腐蚀缺陷的长度，Q_s为浅腐蚀缺陷的长度修正系数，σ_u是抗拉强度；

b)评估范围内缺陷轴向投影的长度L_eval和面积A_eval的计算：

对于不规则缺陷的轴向投影，不规则形状缺陷的评估长度为相互作用的深腐蚀缺陷左右两侧(s_L)_lim范围，(s_L)_Lim是两个深腐蚀缺陷之间的极限纵向间距；

相互作用准则：和

式中，S_L是轴向间距，S_C是环向间距，(S_C)_Lim是轴向极限间距，

根据以上作用规则判断相邻深腐蚀缺陷之间是否存在相互作用；经判断后相互作用的相邻深腐蚀缺陷n和m，对于相互作用的相邻深腐蚀缺陷n到m的组合长度L_nm为：

其中：L_m是深腐蚀缺陷m的长度，L_i是深腐蚀缺陷i的长度，S_i是深腐蚀缺陷i和深腐蚀缺陷i+1之间的纵向间距，其中：i＝n,n+1,…m；

再由相邻深腐蚀缺陷的组合长度计算不规则形状缺陷的评估长度L_eval和评估范围内的轴向投影面积A_eval，当(s_L)_Lim≥L_L或(s_L)_Lim≥L_R，以浅腐蚀缺陷的左或右边界作为评估边界；评估范围内缺陷轴向投影的长度L_eval和面积A_eval可计算如下：

L_eval＝L_nm+min((S_L)_lim,L_L)+min((S_L)_lim,L_R) (6)

其中：L_nm是相邻深腐蚀缺陷n到m的组合长度，L_L是浅腐蚀缺陷左边界与左侧深腐蚀缺陷的距离，L_R是浅腐蚀缺陷右边界与最右侧深腐蚀缺陷距离，(s_L)_Lim是两个深腐蚀缺陷之间的极限纵向间距；L_i为深腐蚀缺陷i的长度，d_i为深腐蚀缺陷i的深度，d_s是浅腐蚀缺陷的深度；

c)有效深度的计算：

相互作用缺陷n到m组合缺陷的有效深度d_nm，如下式所示：

不规则形状缺陷的等效形状主要由深腐蚀缺陷与浅腐蚀缺陷的深度比d_d/d_s决定，深腐蚀缺陷d_d等于缺陷n到m组合缺陷的有效深度d_nm，根据d_s,d_nm计算不规则形状缺陷的形状参数α：

当α＝1时，等效形状为矩形；当α＝2/3时，等效形状为抛物线；当2/3α1时，等效形状介于矩形和抛物线之间；根据形状参数α计算有效深度d_eff：

d)不规则缺陷失效压力评估

结合L_eval和d_eff计算评估范围内缺陷的失效压力p_nm；

式中p₀为无缺陷管道的失效压力，P_nm为评估范围内缺陷的失效压力，Q_eval为评估长度范围内缺陷的长度修正系数；采用相同方法获得其他具有相互作用的相邻深腐蚀缺陷的失效压力：缺陷n1至m1，n2至m2，……；对应失效压力p_n1m1，p_n2m2，……，直到所有相互作用相邻缺陷被评估；最终得到不规则形状缺陷的失效压力p_f：

p_f＝min(p_nm,p_n1m1,p_n2m2,…) (13)

p_f为所有互作用的相邻深腐蚀缺陷失效压力的最小值。