[发明专利]一种凹陷管道应变解析计算及评价方法和装置

说明书

本申请提供一种凹陷管道应变解析计算及评价方法和装置，该方法包括：获取凹陷管道的点云数据，根据点云数据重构凹陷曲面并获取凹陷曲面上的网格节点数据；根据获取的网格节点数据计算凹陷管道内外壁节点的位移；基于凹陷管道内外壁节点的位移确定凹陷管道的等效应变；根据凹陷管道的等效应变判断凹陷管道的缺陷程度是否满足要求。该方法计算速度快，准确率高，节约成本，而且还适用于凹陷表面几何结构比较复杂的管道。

技术领域

本申请涉及管道缺陷检测技术领域，尤其涉及一种凹陷管道应变解析计算及评价方法和装置。

背景技术

石油与天然气在过去几十年间已成为各国发展和维护国家安全稳定的重要战略资源，而石油和天然气运输最合理的方式是管道运输，该方式相对安全且不影响环境。但在管道运输的过程中，由于外部物体的撞击或荷载挤压管道等原因，会产生管道凹陷。管道上的凹陷严重威胁着管道的安全运行，若对含凹陷管道处理不当会造成非常严重的后果，例如在对凹陷不加以识别的情况下，盲目的对凹陷管段进行替换，可能会给管道运营方造成不必要的损失。

现有技术中，通常采用凹陷深度和基于应变两种评价方法来判断凹陷管道的缺陷程度，但基于凹陷深度的评价方法在评价含相同凹陷深度但其他参数不同的管道时，其评价结果的准确性会因为参数变化而存在误差，而基于应变的准则需要计算凹陷区域应变的准确值，不适用于凹陷表面几何结构比较复杂的管道。

后来也有采用有限元方法判断凹陷管道的缺陷程度，但是该方法，需要处理大量的凹陷数据，对每一个凹陷都要进行模拟，时间和人力成本较高。

发明内容

本申请提供一种凹陷管道应变解析计算及评价方法和装置，用以解决现有技术中判断凹陷管道的缺陷程度的评价方法计算速度慢的问题。

第一方面，本申请提供一种凹陷管道应变解析计算及评价方法，包括：获取凹陷管道的点云数据，根据所述点云数据重构凹陷曲面并获取所述凹陷曲面上的网格节点数据；根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道内外壁节点的位移；基于所述凹陷管道内外壁节点的位移确定所述凹陷管道的等效应变；根据所述凹陷管道的等效应变判断所述凹陷管道的缺陷程度是否满足要求。

一种可能的实现方式中，获取凹陷管道的点云数据，包括：利用3D激光扫描仪获取用于表征所述凹陷管道几何形貌的点云数据，所述点云数据为点云空间直角坐标数据；对所述点云数据进行预处理，得到柱坐标系下的点云数据，所述预处理包括降噪、裁剪以及坐标对齐；其中，柱坐标系下的点云数据用于重构凹陷曲面。

一种可能的实现方式中，根据所述点云数据重构凹陷曲面并获取所述凹陷曲面上的网格节点数据，包括：根据所述点云数据，利用三次B样条插值函数重构凹陷曲面；获取所述凹陷曲面上的外壁网格节点数据。

一种可能的实现方式中，所述凹陷管道内外壁节点的位移包括内外壁节点的环向位移、径向位移和轴向位移，壁厚分量为沿壁厚正法线方向，偏离中面节点的长度，根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道内外壁节点的位移，包括：根据获取的所述网格节点数据计算所述凹陷管道环向横截面上中面节点坐标和内壁节点坐标；根据所述中面节点坐标和所述内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移；根据所述中面节点的环向位移和所述径向位移计算所述凹陷管道内外壁节点的环向位移和径向位移；根据所述壁厚分量和壁厚正法线方向的偏转角计算所述凹陷管道内外壁节点的轴向位移。

一种可能的实现方式中，根据所述中面节点坐标和所述内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移，包括：设定中面的环向周长在变形前后不变，得到变形前节点的极坐标角度；根据所述极坐标角度、所述中面节点坐标和所述凹陷管道内壁节点坐标计算所述中面节点的环向位移和径向位移。