[发明专利]管道凹陷弯曲应变获取方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种管道凹陷弯曲应变获取方法及装置，包括：根据所述外轮廓扫描数据、管道壁厚和管道半径建立待测管道的三维视图；对三维视图进行分析，确定待测管道的外壁上的目标凹陷；确定目标凹陷的底点的坐标，以及确定在目标凹陷的曲面上的四个定位点的坐标，定位点为以底点为交叉中心的十字方向上所选的点；根据底点的坐标和定位点的坐标确定待测管道的凹陷位置的弯曲应变。本发明实施例提供的一种管道凹陷弯曲应变获取方法及装置，通过管道凹陷上多个位置点的坐标值计算曲率，从而获得最深凹陷的环向弯曲应变、轴向弯曲应变，为基于应变的评估提供关键值。

技术领域

本发明涉及石油管道安全评估技术领域，尤其涉及一种管道凹陷弯曲应变获取方法及装置。

背景技术

管道凹陷是指因外力撞击或挤压造成管道表面曲率明显变化的局部弹塑性变形。在管道施工建设及运营期间，由于岩石等硬物的挤压、挖掘设备和高空坠石的碰撞，管道底部及顶部均可能发生不同程度的凹陷变形。凹陷的存在严重影响到管道的完整性：首先，由于周期载荷的作用可能使凹陷管道出现疲劳破坏；其次，凹陷给清管及管壁条件监测带来了巨大的麻烦。

国内外学者分别利用实验、理论推导及数值模拟等不同手段对管道凹陷进行了研究。工程中的管道凹陷评估常以凹陷深度作为判据，凹陷深度是指凹陷部位管道直径相比于原始直径的最大减小量，采用6％外径作为修复含凹陷管道的临界值。研究表明，即使凹陷深度较小，但凹陷处的应变也可能不满足标准要求，因此仅基于凹陷深度评价它的安全性是不准确的。特别是随着油气管道钢管等级的不断增加，管道钢的韧性越来越好，基于应变的管道凹陷评价是十分必要的。因为具有较高应变的凹陷产生裂纹的可能性大大提高，如果在凹陷的高应变点处存在缺陷，那么缺陷极有可能为裂纹，裂纹对管道会产生断裂失效。

管道应变评估的手段包括两种，一种是基于有限元计算，此种方法对评估人员的专业性要求较高，不利于工程应用。ASME B31.8、SY/T 6996等国内外标准提出了管体凹陷应变的计算方法，其中环向弯曲应变、轴向弯曲应变是关键评估参数，需要采用最小二乘法、样条插值等方法拟合凹陷形状获得曲率半径，进而获得应变值，计算过程较为复杂，因此尚未在业界得到广泛应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种管道凹陷弯曲应变获取方法及装置。

第一方面，本发明实施例提供一种管道凹陷弯曲应变获取方法，包括：

获取待测管道的外轮廓扫描数据、管道壁厚和管道半径，根据所述外轮廓扫描数据、管道壁厚和管道半径建立待测管道的三维视图；

对所述三维视图进行分析，确定待测管道的外壁上的目标凹陷；

确定目标凹陷的底点的坐标，以及确定在目标凹陷的曲面上的四个定位点的坐标，所述定位点为以底点为交叉中心的十字方向上所选的点；

根据所述底点的坐标和定位点的坐标确定待测管道的凹陷位置的弯曲应变。

可选地，确定目标凹陷的底点的坐标，以及确定在目标凹陷的曲面上的四个定位点的坐标，包括：

对所述三维视图进行处理，获取环向截面，所述环向截面上包含所述目标凹陷的底点；

在所述环向截面上建立坐标原点位于所述待测管道中轴线上，底点位于y轴的第一坐标系；

在所述环向截面上的凹陷轮廓曲线上且位于底点两侧分别确定一个定位点；

根据第一坐标系确定所述底点和定位点的坐标。

可选地，确定目标凹陷的底点的坐标，以及确定在目标凹陷的曲面上的四个定位点的坐标，包括：

对所述三维视图进行处理，获取轴向截面，所述轴向截面上包含所述目标凹陷的底点；