[发明专利]一种含内外双缺陷管道极限载荷计算方法

说明书

本发明属于石油与天然气工业技术领域，公开了一种含内外双缺陷管道极限载荷计算方法，在无缺陷直管极限载荷计算公式的基础上，考虑缺陷深度、长度和不同轴向距离的变化，基于有限元计算结果，通过Matlab进行公式拟合，得到含内外双缺陷X80钢管道极限载荷计算公式，并将其与双缺陷有限元计算值进行对比分析，验证了该公式的准确性。本发明可以通过公式计算得出内外双缺陷管道的极限载荷，为我国制定内外双缺陷管道极限载荷的计算标准提供参考，内外双缺陷管道在干涉作用下的极限承载能力对站内管道的安全运行有着重要的工程意义。

技术领域

本发明属于石油与天然气工业技术领域，尤其涉及一种含内外双缺陷管道极限载荷计算方法。

背景技术

长输油气管道穿越地域广、地形复杂、土壤性质差别大、管道结构形式多种多样、输送介质性质各异，因而容易造成长输管道出现大量内外壁缺陷。含内外壁缺陷管道并非失去了承载能力，在管道并未完全失去承载能力时对管道进行维修和更换，被迫将管道进行停输处理，在一定程度上造成了不必要的经济损失；因此需要建立针对于含内外双缺陷管道的极限载荷计算公式，准确计算其极限载荷，进而发挥管材的潜力，避免不必要的管道维修和更换，将经济效益最大化。

在实际工况中，内外壁缺陷一定条件情况下会发生干涉作用，从而影响管道的破坏模式和极限载荷。当前对内外双缺陷的处理方法通常将内外壁缺陷以缺陷所处平面单独进行剩余强度评价，而忽略了内外壁双缺陷的干涉作用，同时，目前管道剩余强度研究和相关标准对内外壁缺陷同时存在并相互作用的情况尚未引起重视，且未给出含内外双缺陷管道极限载荷计算方法。

对于内外双缺陷管道来说，如果不考虑其内外双缺陷的干涉作用，可能导致结果的不准确。以全尺寸D1016×18.4钢管模型，材质API5LSPECX80为例对其多种缺陷情况进行计算，将有限元值与GB/T19624《在用含缺陷压力容器安全评定》、DNVGLRPF101和ASMEB31G(OriginalB31G和ModifiedB31G)体积型缺陷管道标准评价方法计算值进行对比分析，统计于表1和表2。可以看到标准值与计算值误差较大，最大误差达到8.42％。

表1有限元计算值与规范计算值结果对比

表2有限元计算值与规范计算值误差分析

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种含内外双缺陷管道极限载荷计算方法，内外双缺陷管道在干涉作用下的极限承载能力对管道的安全运行有着重要的工程意义。

本发明提供了一种含内外双缺陷管道极限载荷的计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：根据穿越管道设计资料，确定含内外双缺陷管道的基础参数：管道管径、管道壁厚、管道流变应力、缺陷长度、缺陷深度和内外双缺陷的轴向距离；

步骤2：计算外缺陷深度无量纲系数A₁、内缺陷深度无量纲系数A₂、外缺陷长度无量纲系数B₁、内缺陷长度无量纲系数B₂和内外双缺陷轴向间距无量纲系数l；

步骤3：将计算得到的各项参数值带入到对应的计算公式中，确定内外双缺陷管道的极限载荷值。

提出了一种新的含内外双缺陷管道极限载荷的计算方法。在无缺陷直管极限载荷计算公式的基础上，考虑缺陷深度、长度和内外双缺陷轴向间距的变化，在干涉作用下，内外双缺陷管道的极限载荷将会发生变化，为了让计算结果更加精确，利用Matlab软件拟合公式，得到内外双缺陷管道极限载荷的预测公式：

式中 P——管道极限载荷，MPa；

R₀——管道内半径，mm；