[发明专利]一种含有环向表面裂纹V型坡口焊缝的海底冶金复合管模生成器及其应用

说明书

本发明公开了一种含有环向表面裂纹V型坡口焊缝的海底冶金复合管模生成器及其应用，所述生成器包括模型名称模块、材料模块、管道几何参数模块、焊缝几何参数模块和裂纹几何参数模块；所述模型名称模块用于输入建模名称；所述材料模块包括基材金属部分、内衬层部分和焊缝部分，用于分别独立设置材料参数；所述管道几何参数模块用于输入管道外直径D、径厚比D/t和内衬层厚度tc三个参数；所述焊缝几何参数模块用于输入根部间隙率lg和焊缝半坡口角度Aw两个参数；所述裂纹几何参数模块用于输入裂纹深度壁厚比a/t和裂纹深长比a/c两个参数。本发明大大降低了建模时间。

技术领域

本发明涉及工程技术领域，特别是涉及一种含有环向表面裂纹V型坡口焊缝的海底冶金复合管模生成器。

背景技术

冶金复合管作为海底油气输送的重要载体，是目前应用最为广泛的方法。对于深海油气资源开采，常常需要长达数千米的管线。输送管道必须通过焊接技术将数米长的复合管逐根连接并送入深海铺设。目前常用的铺设方法有J型铺设法、S型铺设法和卷管铺设法。这些方法在铺管和服役过程中，管道会受到1％-3％的塑性应变。同时由于焊接过程中不可避免的会产生未熔合、未焊透、裂纹等危害性缺陷。部分微小缺陷由于位置和取向的原因无法通过无损检测发现。有时即使发现缺陷，由于返修成本过高也难以补救。因此只有通过工程临界评估手段，才能确定缺陷是否会导致管道失效，从而保障整个海底管道服役过程的安全性和经济性。

目前，针对海底管道工程临界评估的方法有解析法、有限元法等。其中解析法通常是基于大量有限元计算结合理论推导或实验验证得到。有限元法是相对经济而且准确的方法，然而建模过程比较复杂，因而耗时较长。本发明基于商用有限元软件Abaqus结合Python语言和GUI插件实现含有环向表面裂纹V型坡口冶金复合管的自动建模计算过程。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种含有环向表面裂纹V型坡口焊缝的海底冶金复合管模生成器,本发明基于冶金复合管管道形状参数、焊缝坡口参数和裂纹几何形状参数、基于GUI插件设计建立一套自动化快速建模计算方法，从而实现含有环向表面裂纹V型坡口焊缝海底冶金复合管的准确工程临界评估。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

本发明的一种含有环向表面裂纹V型坡口焊缝的海底冶金复合管模生成器，包括模型名称模块、材料模块、管道几何参数模块、焊缝几何参数模块和裂纹几何参数模块；

所述模型名称模块用于输入建模名称；

所述材料模块包括基材金属部分、内衬层部分和焊缝部分，用于分别独立设置材料参数；

所述管道几何参数模块用于输入管道外直径D、径厚比D/t和内衬层厚度tc三个参数；

所述焊缝几何参数模块用于输入根部间隙率lg和焊缝半坡口角度Aw两个参数；

所述裂纹几何参数模块用于输入裂纹深度壁厚比a/t和裂纹深长比a/c两个参数。

在上述技术方案中，所述金属部分包括以下材料类型：X65、X70、X80以及自定义材料属性。

在上述技术方案中，所述内衬层部分和焊缝部分均包括以下材料类型：Inconel625、 316L、X65、X70、X80以及自定义材料属性。

在上述技术方案中，所述自定义材料属性用于定义材料名称，包括手动输入材料数据选项，从外部粘贴数据选项和从链接文档读取材料数据选项。

在上述技术方案中，各参数的单位如下表所示：

在上述技术方案中，各参数的取值范围如下表所示：