[发明专利]一种管道凹陷缺陷的安全评价方法

说明书

本发明属于缺陷检测技术领域，提供了一种管道凹陷缺陷的安全评价方法，建立模型模拟管道运行时凹陷缺陷产生的过程，得到其最大损伤量对应的缺陷参数，分别为管道回弹前的缺陷参数和回弹后的缺陷参数，定义为监控阈值和修复阈值，最后用管道的实际运行压力对这两个阈值进行修正；实际评价时，将管道的实际缺陷参数与修正后的监控阈值和修复阈值进行比较，就能容易地得出管道的安全程度。本发明在建模时考虑了凹陷的类型和尺寸，损伤量计算时考虑了材料的应力应变情况，阈值修正时考虑了管道实际运行压力，因此，本发明对管道凹陷缺陷的安全评价方法综合考虑了管道运行的综合因素，评价精度更高。

技术领域

本发明属于缺陷检测技术领域，尤其涉及一种管道凹陷缺陷的安全评价方法。

背景技术

因管道运输相对安全且不影响环境，所以是石油和天然气运输最合理的方式。但在管道运营的过程中，由于外部物体的撞击或荷载挤压管道等原因，会造成管壁永久性塑性变形进而导致管道横截面的变形，这就是管道凹陷。凹陷对管道运行寿命有相当大的影响，它是引起管道疲劳断裂的一个主要原因，会使管壁产生几何不规则变形，还可能导致沟槽的产生。管道上的凹陷严重威胁着管道的安全运行，在内压作用下，一些凹陷会立即断裂，导致管道发生即时失效；另外一些凹陷不会即时断裂，但是会给裂缝的出现提供机会，随着时间的延长，裂缝会出现并发展，最终导致管道泄漏；还有一些凹陷会在随时间变化的载荷作用下发生疲劳破坏，给管道的安全运行带来潜在危害；另外，有些凹陷会阻止清管器的顺利通过，妨碍清管和管壁检测，给管道的监测和管理带来困难。综上所述，若对含凹陷管道处理不当会造成非常严重的后果。但若对凹陷不加以识别盲目的对凹陷管段进行替换，会给管道运营方造成不必要的损失。因此需要先对凹陷的严重程度加以辨别，再根据具体情况采取合适的措施。

在实际工程中，通常采用凹陷的深度作为判断凹陷严重程度的依据，但因基于凹陷深度的评价方法忽视了管道凹陷区域的应力应变状态，当在评价含相同凹陷深度其他参数不同时的管道时，其评价结果的准确性会因为参数变化而存在误差。

后来也有采用韧性损伤准则作为管道凹陷的失效判据的，但是管道损伤量计算所需要的应力应变数据和计算方式复杂性表明该方法只能应用于管道凹陷的理论研究中。在管道凹陷的实际工程评价中，如果直接应用管道损伤量来判断，则需要每个缺陷都计算一次，需要处理大量的凹陷数据，对每一个凹陷都采用建模方式计算其损伤量显然是无法完成的事情。

因此，急需要一种能够综合考虑管道缺陷实际工况下的快速缺陷安全评价方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道凹陷缺陷的安全评价方法，综合考虑了管道实际工况，如直径、壁厚、内压、管道材料，在建模完成后直接根据管道缺陷参数(凹陷深度/管道直径)即能快速判断管道的安全状态。

1.一种管道凹陷缺陷的安全评价方法，包括以下步骤：

步骤1.建模

获取相关油气管道参数以及内检测数据，建立管道三维模型，模拟管道内凹陷产生过程；得到不同载荷下的初始凹陷深度值和实际凹陷深度值；

其中，初始凹陷深度为管道回弹前的凹陷深度，实际凹陷深度为管道回弹后的凹陷深度；

步骤2.计算监控阈值D₂和修复阈值D₁

定义管道的缺陷参数为：凹陷深度/管道外径；

根据韧性损伤准则计算凹陷区域的损伤程度，并定义：

当凹陷区域的损伤程度等于1时，管道回弹前的缺陷参数为监控阈值D₂，管道回弹后的缺陷参数定义为修复阈值D₁；

步骤3.修正监控阈值D₂和修复阈值D₁