[发明专利]一种在役管道环焊缝缺陷安全评价及补强方式选择的方法

说明书

本发明提供一种在役管道环焊缝缺陷安全评价及补强方式选择的方法。在役管道环焊缝缺陷的安全评价，轴向应力是首要因素，无法采用常用的应变计方法检测。无损应力检测方法得到的应力与管道安全评价标准的(基于全尺寸管道承载试验)存在差异。本发明采用无损应力检测方法，对比出厂管道和在役管道的轴向应力，去除管道成型应力，得到管道敷设应力和外部环境应力的和值，这等同于全尺寸管道承载试验中的轴向应力。结合无损探伤的缺陷尺寸和焊缝的材料参数，应用现有管道缺陷安全评价标准，开展在役管道环焊缝缺陷的安全评价。若安全评价结果为不换管，且管体截面的拉伸应力占优，则采用B型套筒补强；若弯曲应力占优，则采用环氧钢套筒补强。

技术领域

本发明属于管道的安全评估和补强领域，涉及一种在役管道环焊缝缺陷安全评价及补强方式选择的方法。

背景技术

管道是最安全有效的能源输送方式，广泛分布于世界各地。长输管道是由一节节管道通过环向焊接连接而成。由于野外焊接条件恶劣，环焊缝通常是长输管道质量控制中最薄弱的环节，存在缺陷的概率较高。

目前管道缺陷安全评价使用较多的，如SY/T6477-2017《含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法》、GB/T 19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评价》、BS7910-2013《金属结构内可接受缺陷的评价指南》等标准，均基于断裂力学理论，采用失效评定图(FailureAssessment Diagram)对环焊缝缺陷进行评价。环焊缝缺陷的走向大多沿环向，管道承受的轴向应力是安全评价的首要因素。

管道安全评价标准是在全尺寸管道承载试验的基础上建立的，试验管道的轴向应力通常采用应变计检测获得。加载前需把应变检测系统的初始应变调到零点。试验管道加载后，依据应变读数便可计算应力。检测在役管道的应力时，它已处于承载状态，无法采用应变计方法获得管道当前状态下的应力。因此，本发明采用无损应力检测方法，如X射线无损应力检测方法，分析处理出厂管道和在役管道的轴向应力，获得等同于全尺寸管道试验的轴向应力，采用现有的管道缺陷评价标准进行安全评估。

发明内容

本发明的目的是提供一种在役管道环焊缝缺陷安全评价及补强方式选择的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

(1)采用无损应力检测技术，如X射线应力检测仪，对出厂管道的管体横截面开展应力检测，获得管道成型后轴向应力的平均值和分布区间。下文中，把管道成型后轴向应力的平均值称之为管道成型应力。选择管道外表面测点时，需避开环焊缝及其热影响区。

(2)采用同样的无损应力检测方法，选取在役管道的测试截面，沿环向间隔检测应力，获得测点各自的轴向应力，这是包含成型应力、弹性敷设应力和外部环境应力的轴向总应力。

(3)管体测点的轴向总应力与管道成型应力之差即为管道弹性敷设应力和外部环境应力的和值，等同于全尺寸管道承载试验中加载的轴向应力，称之为在役管道测点的等效轴向应力。

(4)需要特别注意的是，必须检测在役管道管体测试截面上与环焊缝缺陷中心在同一母线上测点的应力，这个测点应力减去管道成型应力后，便得到环焊缝缺陷中心的名义轴向应力。它等同于全尺寸管道承载试验时，与缺陷中心在同一母线上管体测点的轴向应力。

(5)依据标准SY/T 6477-2017《含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法》中关于裂纹型缺陷管道剩余强度的评价方法，首先采用环焊缝缺陷中心的名义轴向应力除以焊缝材料的屈服应力得到载荷比L_r(失效评定图中的横坐标)；然后根据在役管道无损缺陷检测的缺陷尺寸和环焊缝缺陷中心的名义轴向应力，计算环焊缝缺陷的应力强度因子，然后除以焊缝材料的断裂韧性，得到韧性比K_r(失效评定图中的纵坐标)。根据横/纵坐标确定缺陷评定点在失效评定图中的位置。如果评定点在失效评定图的包络线范围内，则安全，反之，则不安全。