一種管廊管道剩余強度與剩余壽命計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管廊管道領(lǐng)域，尤其涉及管廊管道的剩余強度、壽命計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]管廊管道缺陷類型按幾何形狀分為平面型缺陷和體積型缺陷。對在役管廊管道進行剩余強度及壽命的預(yù)測計算，預(yù)先獲取管廊管道相關(guān)信息，能有效降低事故發(fā)生率，保障管道安全高效運行。
[0003]目前，缺陷管道剩余強度計算國內(nèi)外所用方法及遵循的標(biāo)準(zhǔn)各不相同。
[0004]國外主要剩余強度標(biāo)準(zhǔn):ASME B31G《腐蝕管道剩余強度手冊》(美國機械工程師協(xié)會)，基于中低強度材料的彈塑性斷裂力學(xué)，研宄了平面型缺陷的擴展機理、失效模式和缺陷評估方法，并提出了計算腐蝕管道的剩余強度評估公式。API RP579-2000《在役適用性準(zhǔn)則》(美國石油協(xié)會)，采用FAD失效評估圖進行評定。DNV RP-FlOl (應(yīng)該燃?xì)夤竞团餐壣?，主要有兩部分組成，Part A分項安全系數(shù)法和Part B許用應(yīng)力法，分項安全系數(shù)法使用了概率修正方程分項安全系數(shù)來確定腐蝕管道的許用操作壓力；許用應(yīng)力法是根據(jù)許用應(yīng)力設(shè)計(ASD)標(biāo)準(zhǔn)計算腐蝕缺陷的失效壓力后再乘以管道的強度設(shè)計系數(shù)。
[0005]國內(nèi)主要剩余強度標(biāo)準(zhǔn):SY/T 6477-2000《含缺陷油氣輸送管道剩余強度評價方法第I部分:體積型缺陷》，適用于管道材料是延性的，在運行中不會發(fā)生脆化，且管道不包含裂紋型缺陷；SY/T 0087.1-2006《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價標(biāo)準(zhǔn)埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價》，只適用于體積型腐蝕缺陷，不適用于裂紋型缺陷。分為剩余最小壁厚評價、危險截面評價和殘余強度評價三部分。
[0006]管道剩余壽命評定的方法主要包括管道腐蝕信息熵壽命預(yù)測法、人工神經(jīng)網(wǎng)、管道概率統(tǒng)計預(yù)測方法等。
[0007]基于上述基礎(chǔ)技術(shù)，設(shè)計新的有效的對在役管廊管道進行剩余強度及壽命的預(yù)測計算方法，是本領(lǐng)域技術(shù)人員努力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于一種管廊管道剩余強度與剩余壽命計算方法，有效準(zhǔn)確地計算并預(yù)測管廊區(qū)域管道的剩余強度與剩余壽命。
[0009]實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:
[0010]一種管廊管道剩余強度與剩余壽命計算方法，包括:
[0011]收集管廊管道缺陷數(shù)據(jù)信息；
[0012]判斷是平面型缺陷還是體積型缺陷；
[0013]針對平面型缺陷，從管廊管道缺陷數(shù)據(jù)信息中獲取缺陷管道材料的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線，確定失效評估圖，再計算評定點，得到管廊管道的剩余強度；
[0014]針對體積型缺陷，從管廊管道缺陷數(shù)據(jù)信息中獲取設(shè)計系數(shù)、焊縫系數(shù)和最小測量壁厚，通過計算得到管廊管道的剩余強度；
[0015]根據(jù)管廊管道缺陷數(shù)據(jù)信息計算基本數(shù)值，根據(jù)極大值分布概率密度函數(shù)、可靠度函數(shù)、最大腐蝕深度點估計和極大似然估計，計算得到管廊管道的剩余壽命。
[0016]在上述的管廊管道剩余強度與剩余壽命計算方法中，所述的管廊管道缺陷數(shù)據(jù)信息，包括:基礎(chǔ)管道信息、管道結(jié)構(gòu)與性能參數(shù)、焊接及溫度影響、管材應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以及缺陷的裂紋形態(tài)。
[0017]在上述的管廊管道剩余強度與剩余壽命計算方法中，所述的平面型缺陷剩余強度計算，包括:
[0018]根據(jù)管廊管道缺陷數(shù)據(jù)信息，判斷是否可直接獲得缺陷管道材料的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線；
[0019]若是，確定失效評估圖；
[0020]若否，采用同規(guī)格材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，利用強度極限、彈性模量求得缺陷管道材料的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線；
[0021]計算評定點，得到管廊管道的剩余強度。
[0022]在上述的管廊管道剩余強度與剩余壽命計算方法中，所述的體積型缺陷剩余強度計算，包括:
[0023]從管廊管道缺陷數(shù)據(jù)信息中獲取設(shè)計系數(shù)、焊縫系數(shù)和最小測量壁厚，計算得到軸向作用力及彎矩；
[0024]利用軸向作用力及彎矩計算得到環(huán)向最小壁厚、其最大允許工作壓力以及承受載荷增加的管子壁厚；
[0025]利用環(huán)向最小壁厚、其最大允許工作壓力以及承受載荷增加的管子壁厚計算得到徑向最小壁厚及其最大允許工作壓力；
[0026]利用徑向最小壁厚及其最大允許工作壓力計算得到最小要求壁厚及其最大允許工作壓力；
[0027]利用最小要求壁厚和最大允許工作壓力計算得到剩余壁厚比和殼體參數(shù)；
[0028]利用剩余壁厚比和殼體參數(shù)判斷軸向與環(huán)向缺陷尺寸可接受性，得到管廊管道的剩余強度。
[0029]在上述的管廊管道剩余強度與剩余壽命計算方法中，所述的管廊管道的剩余壽命計算，包括:
[0030]根據(jù)管廊管道缺陷數(shù)據(jù)信息計算得到基本數(shù)值；
[0031]根據(jù)基本數(shù)值，利用極大值分布概率密度函數(shù)和可靠度函數(shù)，計算獲取尺寸參數(shù)與位置參數(shù)；
[0032]根據(jù)尺寸參數(shù)與位置參數(shù)，建立可靠度與壓力管道腐蝕可靠壽命關(guān)系曲線，并分析獲得最大腐蝕深度的點估計；
[0033]在90%置信度下，對最大腐蝕深度再次進行極大似然估計；
[0034]根據(jù)可靠度與壓力管道腐蝕可靠壽命關(guān)系，得出剩余壽命年限。
[0035]在上述的管廊管道剩余強度與剩余壽命計算方法中，所述的基本數(shù)值包括:最大腐蝕深度、均值、標(biāo)準(zhǔn)差、腐蝕裕量、腐蝕速率和變異系數(shù)。
[0036]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將定性的安全評定方法與適用性評價方法相結(jié)合，一方面實現(xiàn)了定性判斷管廊管道是否處于安全區(qū)域，另一方面則實現(xiàn)了定量的工程評價，不僅操作簡便，無需花費過多人力物力，且可提供數(shù)據(jù)支持，獲取管廊管道的相關(guān)結(jié)構(gòu)信息，對在役管廊管道進行剩余強度及壽命的預(yù)測計算，預(yù)先獲取管廊管道相關(guān)信息，降低事故發(fā)生率，保障管道安全高效運行。
【附圖說明】
[0037]圖1是本發(fā)明的管廊管道剩余強度與剩余壽命計算方法的流程圖；
[0038]圖2是本發(fā)明中平面型缺陷剩余強度計算的流程圖；
[0039]圖3是本發(fā)明中體積型缺陷剩余強度計算的流程圖；
[0040]圖4是本發(fā)明中管廊管道剩余壽命計算的流程圖。
【具體實施方式】
[0041]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0042]請參閱圖1，本發(fā)明的管廊管道剩余強度與剩余壽命計算方法，包括下列步驟:
[0043]步驟SI，收集管廊管道缺陷數(shù)據(jù)信息，包括:基礎(chǔ)管道信息、管道結(jié)構(gòu)與性能參數(shù)、焊接及溫度影響、管材應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以及缺陷的裂紋形態(tài)等多方面信息。
[0044]步驟S2，判斷是平面型缺陷還是體積型缺陷，若是平面型缺陷，執(zhí)行步驟S3 ;若是體積型缺陷，執(zhí)行步驟S4;
[0045]步