[发明专利]一种油气管道环焊缝裂纹缺陷修复用B型套筒厚度的计算方法

权利要求书

1.一种油气管道环焊缝裂纹缺陷修复用B型套筒厚度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取待修复管道、环焊缝信息及环焊缝裂纹缺陷检测信息；

(2)基于环焊缝夏比冲击功CVN换算得到环焊缝断裂韧性值K_IC；

(3)利用有限元方法建立服役条件下的含裂纹缺陷管道的有限元模型；

(4)判断管道是否处于地质稳定区，若处于地质稳定区，则在所述有限元模型上施加内压载荷，所述内压载荷大小为设计压力P；

否则，在所述有限元模型上施加内压载荷和轴向载荷；

(5)基于步骤(4)的所述有限元模型计算得到裂纹尖端应力场因子K₁；

(6)比较K₁和K_IC，若K₁K_IC，则表明在服役载荷情况下裂纹不会发生起裂，B型套筒厚度T_s取T_c；

所述T_c为按照套筒材料热加工时不发生变形所对应的最小厚度值；

若K₁≥K_IC，则表明在服役载荷情况下裂纹会发生起裂，采用B型套筒对所述裂纹缺陷进行修复时，B型套筒T_s按照以下步骤进行计算：

601)利用有限元方法建立安装有B型套筒的管道有限元模型；

602)若管道位于地质稳定区，计算时在模型上施加内压载荷，内压载荷大小为设计压力P；

若管道位于地质不稳定区，计算时在模型上施加内压和轴向载荷；

703)基于步骤602)所述的有限元模型迭代计算B型套筒不同壁厚值T_s对应的裂纹尖端应力场因子K₁；

T_s＝T_c+△t，迭代计算B型套筒壁厚初始值取T_c，△t为迭代壁厚增量；

704)基于一系列T_s和K₁，建立裂纹尖端应力场因子K₁与T_s的数字关系，按照K₁K_IC确定B型套筒最小设计壁厚T_s。

2.根据权利要求1所述的油气管道环焊缝裂纹缺陷修复用B型套筒厚度的计算方法，其特征在于，步骤1)中获取的管道信息包括：

管道信息：管道外径D_O、壁厚T_p、材料屈服强度σ_s、抗拉强度σ_b、夏比冲击功CVN、设计压力P和管道所处地区等级。

3.根据权利要求1所述的油气管道环焊缝裂纹缺陷修复用B型套筒厚度的计算方法，其特征在于，步骤1)中获取的环焊缝信息包括：

环焊缝宽度、余高和错边量。

4.根据权利要求1所述的油气管道环焊缝裂纹缺陷修复用B型套筒厚度的计算方法，其特征在于，步骤1)中获取的环焊缝裂纹缺陷检测信息包括：

裂纹位置、裂纹深度a和裂纹长度2c。

5.根据权利要求1所述的油气管道环焊缝裂纹缺陷修复用B型套筒厚度的计算方法，其特征在于，步骤(3)有限元模型的建立方法为：

根据管道的几何尺寸和材料参数、环焊缝几何尺寸和材料参数、裂纹缺陷信息以及B型套筒结构尺寸和材料参数建立有限元模型。

6.根据权利要求1所述的油气管道环焊缝裂纹缺陷修复用B型套筒厚度的计算方法，其特征在于，步骤2)中所述环焊缝夏比冲击功CVN为环焊缝验收标准要求的最小值。

7.根据权利要求1所述的油气管道环焊缝裂纹缺陷修复用B型套筒厚度的计算方法，其特征在于，步骤4)中所述内压载荷大小为设计压力P。