[发明专利]海底管道寿命预测及延寿决策方法、系统、设备及介质

权利要求书

1.一种海底管道寿命预测及延寿决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

选定待预测海底管道，采集待预测海底管道的运行状态数据及管道试验数据；

根据待预测海底管道的外管材料腐蚀与疲劳的交互作用，确定待预测海底管道的腐蚀-疲劳动态退化过程状态；

基于采集的待预测海底管道的运行状态数据及管道试验数据，引入EIFS分布函数，确定当量初始缺陷尺寸和函数拟合参数；并根据确定的当量初始缺陷尺寸和函数拟合参数，对待预测海底管道的腐蚀-疲劳动态退化过程状态的进行简化，得到海底管道腐蚀-疲劳可靠性退化过程状态；

结合当量初始缺陷尺寸和Paris公式，根据海底管道腐蚀-疲劳可靠性退化过程状态，采用动态贝叶斯网络，构建海底管道裂纹扩展模型；并根据海底管道裂纹扩展模型，获取海底管道裂纹失效概率曲线；

基于海底管道裂纹失效概率曲线及环境荷载循环次数，构建裂纹扩展极限状态方程；并根据裂纹扩展极限状态方程，采用蒙特卡洛方法，计算得到海底管道可靠性退化曲线；

根据待预测管道预设的可靠性阈值及海底管道可靠性退化曲线，确定待预测管道的运行寿命及关键失效时间节点，即得到所述的海底管道寿命预测及延寿决策结果。

2.根据权利要求1所述的一种海底管道寿命预测及延寿决策方法，其特征在于，待预测海底管道的运行状态包括海底管道设计参数、管道运行路由及管道维检修数据；管道试验数据包括管道材料力学性能测试结果及疲劳裂纹扩展试验结果。

3.根据权利要求1所述的一种海底管道寿命预测及延寿决策方法，其特征在于，待预测海底管道的腐蚀-疲劳动态退化过程状态包括腐蚀坑萌生状态、腐蚀坑向短裂纹扩展状态、短裂纹向长裂纹扩展状态以及长裂纹扩展状态。

4.根据权利要求3所述的一种海底管道寿命预测及延寿决策方法，其特征在于，根据待预测海底管道的外管材料腐蚀与疲劳的交互作用，确定待预测海底管道的腐蚀-疲劳动态退化过程状态的过程，具体如下：

根据海底管道腐蚀环境及管道腐蚀层厚度，将管道初始防腐层破裂和腐蚀坑生成阶段整体划分为腐蚀坑萌生状态；

基于腐蚀坑萌生状态，结合待预测海底管道所处区域海洋环境下的波流作用，将待预测海底管道的管道腐蚀坑横向生长阶段和短裂纹发展阶段整体划分为腐蚀坑向短裂纹扩展状态；

基于腐蚀坑向短裂纹扩展状态，考虑裂纹扩展方式，将裂纹长度由短到长的发展阶段整体划分为短裂纹向长裂纹扩展状态

基于短裂纹向长裂纹扩展状态，考虑最终管道失效状态，将长裂纹扩展阶段整体划分为长裂纹扩展状态。

5.根据权利要求1所述的一种海底管道寿命预测及延寿决策方法，其特征在于，基于采集的待预测海底管道的运行状态数据及管道试验数据，引入EIFS分布函数，确定当量初始缺陷尺寸和函数拟合参数；并根据确定的当量初始缺陷尺寸和函数拟合参数，对待预测海底管道的腐蚀-疲劳动态退化过程状态的进行简化，得到海底管道腐蚀-疲劳可靠性退化过程状态的过程，具体如下：

根据采集的待预测海底管道的管道试验数据，对每种管道试验环境条件下的应力断裂循环次数进行拟合，得到对应试验环境条件下的疲劳极限试验值及应力强度因子门槛试验值；

根据所述对应试验环境条件下的疲劳极限试验值和应力强度因子门槛试验值，确定待预测海底管道的当量初始缺陷尺寸EIFS的函数分布；

根据待预测海底管道的当量初始缺陷尺寸EIFS的函数分布，对待预测海底管道的腐蚀-疲劳动态退化过程状态的进行简化，得到海底管道腐蚀-疲劳可靠性退化过程状态；其中，所述海底管道腐蚀-疲劳可靠性退化过程状态为基于初始缺陷尺寸下的裂纹扩展过程状态。