一種非金屬管壽命預測方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種非金屬管壽命預測方法，基于線性回歸采用靜水壓剩余強度法來預測柔性復合管壽命時間的方法，此方法利用靜水壓與爆破試驗所得數(shù)據(jù)，通過剩余爆破強度值的對數(shù)和靜水壓時間的對數(shù)線性回歸，得出擬合直線，代入壽命耐壓強度值后得出該管材的壽命時間；本發(fā)明預測方法簡單，便于實施，能快速準確地預測出柔性復合管管材的壽命時間，方法支持多點測量，對預測結果具有驗證及修正功能。
【專利說明】一種非金屬管壽命預測方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油、天然氣行業(yè)管材壽命時間預測【技術領域】，具體涉及一種非金屬 管壽命預測方法。

【背景技術】
[0002] 柔性復合管管道具有優(yōu)良的耐腐蝕性和較低的水力摩阻，近幾年在油氣田開發(fā)地 面工程建設中得到了較大規(guī)模的應用，對減緩鋼制管道腐蝕、節(jié)省地面投資、降低維護成本 等發(fā)揮了重要的作用。目前，柔性復合管管材已應用于油氣田的油氣集輸及輸送、供水及注 水等系統(tǒng)，長度超過2萬公里，約占油氣田地面工程管道總數(shù)的10 %。
[0003] 在油氣輸送過程中，管體內(nèi)部存在壓力，尤其是某些特殊工況下耐壓要求更高。為 了保障管道輸送的安全性以及生產(chǎn)的順利進行，必須要保證所投入生產(chǎn)的管線承受輸送介 質(zhì)產(chǎn)生的內(nèi)壓要求。然而，目前我國生產(chǎn)增強熱塑性連續(xù)管的歷史并不長，目前國內(nèi)產(chǎn)品尚 無統(tǒng)一的正式名稱，國內(nèi)各生產(chǎn)廠家的情況也是各不相同，有的引進國外成熟的生產(chǎn)技術， 有的則是自行設計研制生產(chǎn)工藝；有的選用高性能材料生產(chǎn)高檔產(chǎn)品，有的則選用相對低 檔的材料走經(jīng)濟型路線；目前市場上的產(chǎn)品可謂是品種多樣、性能各異。針對不同種類的產(chǎn) 品，部分廠家并沒有嚴格按照相關標準進行產(chǎn)品評定，更有甚者不具備長期靜水壓試驗條 件。
[0004] 準確地進行疲勞壽命估算，對于消除事故發(fā)生隱患、制訂有效的檢修計劃和延長 使用壽命都具有重要的理論意義和工程實際價值。關于長期靜水壓推算方法目前有GB/T 18252-2000中用外推法對熱塑性塑料管材長期靜液壓強度的測定。該標準雖然節(jié)省了大 量時間，但是還是需要1年時間用來做測定，另外試驗數(shù)據(jù)采集點過多，給實際操作帶來不 便。面對迅速發(fā)展的柔性復合管行業(yè)，很少有供方或買方按此標準來執(zhí)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目在于提供一種基于線性回歸用靜水壓剩余強度來預測柔性復合管管 材壽命時間的方法，解決現(xiàn)有測定方式測定時間長，測定工作繁瑣、不便利的問題。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)：
[0007] -種非金屬管壽命預測方法，利用靜水壓與爆破試驗所得數(shù)據(jù)，通過擬合并代入 壽命耐壓強度值后得出該管材的壽命時間；具體步驟如下：
[0008] 步驟一：選取試驗所需管材
[0009] 隨機選取同批次中的多根柔性復合管管材，分成多組并進行編號；
[0010] 步驟二：靜水壓試驗
[0011] 對每組管材進行靜水壓試驗，靜水壓壓力值為該批管材的2倍公稱壓力，靜水壓 時間選取多個分散的尚散點；
[0012] 步驟三：水壓爆破試驗
[0013] 對靜水壓試驗后的管材進行爆破試驗，測試其靜水壓剩余強度，取得每組管材的 靜水壓剩余強度數(shù)值，利用相對偏差來判定數(shù)值是否符合要求，相對偏差=[(單次測定 值一平均值）/平均值]X 100 %，當每組測試數(shù)據(jù)的相對偏差范圍為-20 %?20 %即為合格 數(shù)據(jù)，最終擬合數(shù)據(jù)取平均值；反之，則重復步驟一至步驟三；
[0014] 步驟四：線性回歸法進行數(shù)值擬合
[0015] 分別以靜水壓時間的對數(shù)和靜水壓剩余強度值的對數(shù)作為橫縱坐標，利用線性回 歸法進行數(shù)值擬合，得出擬合方程y = ax+b ;
[0016] 步驟五：曲線矯正
[0017] 在對于已得回歸直線與測試點進行觀測，如果出現(xiàn)偏移較大的測試點應進行舍棄 并補做試驗，重復步驟一至步驟五，確定最終擬合方程y = alx+bl，若各點分布符合線性回 歸要求不執(zhí)行此步驟；
[0018] 步驟六：管材壽命推算
[0019] 壽命壓力值定義為管材在長期服役后靜水壓達到公稱壓力的1. 5倍時爆裂或泄 露至失效時對應的壓力值，記為S end，其值大小為δ end =1.5*公稱壓力，最后通過方程 中已知壽命壓力值得到對應的時間值，此值即為該批次復合管的壽命時間。
[0020] 進一步，隨機選取同批次中的18根柔性復合管管材，每組為3根共分為6組并進 行編號。
[0021] 進一步，進行靜水壓試驗時，靜水壓時間選取1000小時內(nèi)的離散點。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 1.相比現(xiàn)有的長期靜水壓推算方法，本發(fā)明通過選取多個靜水壓時間分散的離散 點，以靜水壓時間的對數(shù)和靜水壓剩余強度值的對數(shù)作為橫縱坐標，利用線性回歸法進行 數(shù)值擬合出預測方程，通過方程預測管材壽命，預測方法簡單，便于實施，能快速準確地預 測出柔性復合管管材的壽命時間；
[0024] 2.本發(fā)明中涉及的試驗方法涉及合理，試驗過程只涉及靜水壓試驗和水壓爆破試 驗，試驗操作依照國家標準進行操作，易于執(zhí)行；
[0025] 3.本發(fā)明中涉及的數(shù)學模擬方法為線性回歸，易于實施；
[0026] 4.本預測方法支持多點測量，對預測結果具有驗證及修正功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為壽命預測線性回歸圖。
[0028] 圖2為DN100 PMMPa柔性復合管在95°C時靜水壓時間-剩余強度回歸曲線圖。
[0029] 圖3為DN100 PMMPa柔性復合管在50°C時靜水壓時間-剩余強度回歸曲線圖。
[0030] 圖4為DN100 PN2. 5MPa柔性復合管在60°C時靜水壓時間-剩余強度回歸曲線圖。

【具體實施方式】
[0031] 下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，給出的實施例僅為了闡明本發(fā)明， 而不是為了限制本發(fā)明的范圍。
[0032] 本發(fā)明的非金屬管壽命預測方法包括以下步驟：
[0033] 步驟一：選取試驗所需管材及準備工作。
[0034] 隨機選取同批次中的柔性復合管管材18根（這里規(guī)定18根是測試下限，如果出 現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)偏差較大情況，還需增加管材根數(shù)），每組為3根共分為6組并進行編號。并準 備其他相關工作。
[0035] 步驟二：靜水壓試驗。
[0036] 根據(jù)標準GB/T 6111-2003在某一溫度要求下進行靜水壓試驗，靜水壓壓力值選 取為該批管材的2倍公稱壓力，靜水壓時間選取1000小時內(nèi)的離散點。
[0037] 步驟三：水壓爆破試驗。
[0038] 按照標準GB/T 15560-1995對靜水壓試驗后管材進行爆破試驗，測試其靜水壓剩 余強度，取得該數(shù)值。對數(shù)據(jù)進行分析，利用相對偏差來判定，相對偏差=[(單次測定值一 平均值）/平均值]X 100 %，當每組測試數(shù)據(jù)的相對偏差范圍為-20 %?20 %即為合格數(shù) 據(jù)，最終擬合數(shù)據(jù)取平均值。反之，則重復步驟一至步驟三。
[0039] 步驟四：線性回歸法進行數(shù)值擬合。
[0040] 分別以靜水壓時間的對數(shù)和靜水壓剩余強度值的對數(shù)作為橫縱坐標，利用線性回 歸法進行數(shù)值擬合，得出擬合方程y = ax+b。
[0041] 步驟五：曲線矯正。
[0042] 在對于已得回歸直線與測試點進行觀測，如果出現(xiàn)偏移較大的測試點應進行舍棄 并補做試驗，重復步驟一至步驟五，確定最終擬合方程y = alx+bl。若各點分布符合線性回 歸要求可不執(zhí)行此步驟。
[0043] 步驟六：管材壽命推算。
[0044] 本發(fā)明中，壽命壓力值定義為管材在長期服役后靜水壓達到公稱壓力的1. 5倍時 爆裂或泄露至失效時對應的壓力值，記為Send，其值大小為δ end =1.5*公稱壓力。最 后通過方程中已知壽命壓力值得到對應的時間值，此值即為該批次復合管的壽命時間，見 圖1。
[0045] 本方法涉及的設備有靜水壓設備、瞬時爆破設備、溫控裝置等。靜水壓和爆破 試驗方法分別按GB/T 6111-2003《流體輸送用熱塑性塑料管材耐壓試驗方法》和GB/T 15560-1995《流體輸送用塑料管材液壓瞬時爆破和耐壓試驗方法》執(zhí)行。
[0046] 以下通過具體實施例進一步說明本方法：
[0047] 實例1 :預測DN100 PMMPa柔性復合管在95°C時壽命時間
[0048] (1)選取試驗所需管材及準備工作。該批次的管子中任意挑選12根，2根為1組， 分別編號為1#、2#、3#、4#、5#和6# ; (2)進行靜水壓。靜水壓溫度、時間及壓力值設置見表 1 ; (3)靜水壓剩余強度測試。水壓爆破試驗，所得爆破壓力值見表1 ; (4)線性回歸法進行 數(shù)值擬合。經(jīng)過對以靜水壓時間⑴的對數(shù)log1(lt為X軸，爆破壓力（δ)的對數(shù)Iog ltlS 為Y軸的數(shù)據(jù)擬合，結果見圖2,擬合方程為y =-0. 0973Χ+1. 2816 ; (5)管材壽命推算。代 入管材壽命壓力值I. 5*4MPa = 6MPa，推算出壽命時間為約17年（約149349h)。
[0049] 表I DN100 PMMPa柔性復合管在95°C時試驗過程數(shù)據(jù)
[0050]

【權利要求】
1. 一種非金屬管壽命預測方法，其特征在于：利用靜水壓與爆破試驗所得數(shù)據(jù)，通過 擬合并代入壽命耐壓強度值后得出該管材的壽命時間； 具體步驟如下： 步驟一：選取試驗所需管材 隨機選取同批次中的多根柔性復合管管材，分成多組并進行編號； 步驟二：靜水壓試驗 對每組管材進行靜水壓試驗，靜水壓壓力值為該批管材的2倍公稱壓力，靜水壓時間 選取多個分散的離散點； 步驟H ;水壓爆破試驗 對靜水壓試驗后的管材進行爆破試驗，測試其靜水壓剩余強度，取得每組管材的靜水 壓剩余強度數(shù)值，利用相對偏差來判定數(shù)值是否符合要求，相對偏差=[(單次測定值一平 均值）/平均值]X 100%，當每組測試數(shù)據(jù)的相對偏差范圍為-20%?20%即為合格數(shù)據(jù)， 最終擬合數(shù)據(jù)取平均值；反之，則重復步驟一至步驟H; 步驟四：線性回歸法進行數(shù)值擬合 分別W靜水壓時間的對數(shù)和靜水壓剩余強度值的對數(shù)作為橫縱坐標，利用線性回歸法 進行數(shù)值擬合，得出擬合方程y = ax+b ; 步驟五：曲線矯正 在對于已得回歸直線與測試點進行觀測，如果出現(xiàn)偏移較大的測試點應進行舍棄并補 做試驗，重復步驟一至步驟五，確定最終擬合方程y = alx+bl，若各點分布符合線性回歸要 求不執(zhí)行此步驟； 步驟六；管材壽命推算 壽命壓力值定義為管材在長期服役后靜水壓達到公稱壓力的1. 5倍時爆裂或泄露至 失效時對應的壓力值，記為5 end,其值大小為5 end = 1. 5*公稱壓力，最后通過方程中已 知壽命壓力值得到對應的時間值，此值即為該批次復合管的壽命時間。
2. 根據(jù)權利要求1所述的非金屬管壽命預測方法，其特征在于；隨機選取同批次中的 18根柔性復合管管材，每組為3根共分為6組并進行編號。
3. 根據(jù)權利要求1所述的非金屬管壽命預測方法，其特征在于：進行靜水壓試驗時，靜 水壓時間選取1000小時內(nèi)的離散點。
【文檔編號】G06F19/00GK104462806SQ201410721347
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權日:2014年12月2日
【發(fā)明者】齊國權, 李循跡, 戚東濤, 常澤亮, 魏斌, 毛學強, 李厚補 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣集團公司管材研究所