[发明专利]一种天然气长输管道失效的分析方法

权利要求书

1.一种天然气长输管道失效的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、针对天然气长输管道的腐蚀减薄状况，通过实验方法和理论方法获得其在天然气输运过程中的腐蚀速率；

步骤二、通过腐蚀速率预测天然气长输管道在使用年度的管壁有效厚度和延性裂纹止裂韧性；

所述延性裂纹止裂韧性为天然气长输管道的延性裂纹停止继续扩展所需的最小韧性，所述延性裂纹止裂韧性CVN_A的计算公式为：

CVN_A＝4.478×10^-5[0.5p(D₀/δ-1)]²·(0.5D₀δ)^1/3

其中，p为管道工作压力，D₀为管道外径，δ为管壁有效厚度；

步骤三、针对各年度天然气长输管道中的全体连接管段，通过概率分析方法计算发生延性裂纹扩展管段的数量占全体连接管段数量的比例；

通过正态分布描述天然气管线上各连接管段的夏比冲击韧性分布情况，再根据止裂韧性计算天然气管线上延性裂纹扩展管段的概率，并以此概率作为天然气管线上延性裂纹扩展管段数量占全部连接管段数量的比例；所述延性裂纹扩展管段的概率P_prop通过对正太分布概率密度函数积分获得：

其中，μ为均值，σ为标准差；

步骤四、通过延性裂纹扩展管段的概率，计算天然气长输管道的失效风险概率；

所述天然气长输管道的失效风险概率为天然气管线上连续有k根以上相连的管段同时出现延性裂纹扩展的概率，所述天然气长输管道的失效风险概率P_prop,k通过全概率公式计算：

P_prop,k＝(P_prop)^k(k-k·P_prop+P_prop)；

步骤五、根据天然气长输管道的失效风险概率和可承担风险概率，对管道失效进行分析判定，并预测管道的允许使用年限。

2.按照权利要求1所述的一种天然气长输管道失效的分析方法，其特征在于，步骤一中所述天然气长输管道的腐蚀减薄状况包括长输管道在腐蚀性介质的工作环境中，金属管壁被腐蚀后形成的壁厚减薄现象，所述腐蚀性介质包括酸性介质、碱性介质、氧化性介质、微生物介质、有机物介质、土壤介质和空气介质。

3.按照权利要求1所述的一种天然气长输管道失效的分析方法，其特征在于，步骤一中所述腐蚀速率为天然气长输管道受到的最大似然腐蚀速率，获得所述腐蚀速率的实验方法包括壁厚测定法、失重法和电化学法；获得所述腐蚀速率的理论方法包括理论计算、经验公式计算和机器学习预测方法。

4.按照权利要求1所述的一种天然气长输管道失效的分析方法，其特征在于，步骤二中所述管壁有效厚度为长输管道的最小似然壁厚，所述管壁有效厚度δ的计算公式为：

δ＝δ₀-v_ft_y

其中，δ₀为长输管道的出厂原始壁厚，v_f为腐蚀速率，t_y为使用年限。

5.按照权利要求1所述的一种天然气长输管道失效的分析方法，其特征在于，步骤五中所述天然气长输管道的可承担风险概率的取值为10％和1％。

6.按照权利要求1所述的一种天然气长输管道失效的分析方法，其特征在于，步骤五中所述预测管道的允许使用年限的具体过程包括：根据天然气长输管道在各个年度的失效风险概率进行预测，当某个年度管道的失效风险概率高于可承担风险概率，分析判定管道失效，且该年度的上一年度即为管道的允许使用年限。