[发明专利]含杂质超临界CO2

权利要求书

1.含杂质超临界CO₂输送管道裂纹延性扩展预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、使用REFPROP软件，根据目标管道的CO₂混合杂质组分与含量，选用GERG-2008方程，计算获得目标管道CO₂流体初始状态下的熵S₁；

步骤二、采用ΔT＝0.03℃的温度减量，以管道裂纹发生延性扩展的初始温度T₁为参照基准，流体温度每降低ΔT，输入熵S₁和发生变化后的温度T_i+1，其中T_i+1＝T_i-ΔT，选用REFPROP软件自带的GERG-2008方程对此时的CO₂物性参数进行计算，得到减压波速度曲线；并在MATLAB软件中将管线的外径R、管壁厚度t、单位面积的夏比能量CV代入管道裂纹延性扩展速度计算方法，得到裂纹延性扩展速度曲线；

步骤三、通过Battelle双曲线法对减压波速度曲线和裂纹延性扩展速度曲线进行分析，当裂纹延性扩展速度曲线与减压波曲线相交时，断裂速度和减压波速会在某一时刻相同，这种情况下裂尖的压力不再下降，意味着裂纹会持续扩展；当裂纹延性扩展速度曲线与减压波曲线相切时，该情况下对应的韧性值为阻止裂纹扩展所需的最小韧性值，意味着裂纹刚好可以自行止裂；当裂纹延性扩展速度曲线与减压波曲线相离时，该情况下对应的韧性值大于阻止裂纹扩展所需的韧性值，意味着裂纹可以自行止裂。

2.根据权利要求1所述含杂质超临界CO₂输送管道裂纹延性扩展预测方法，其特征在于，根据分析结果，对不满足要求的管道逐步增加壁厚进行试算，以求获得满足止裂要求的壁厚组合。

3.根据权利要求1所述含杂质超临界CO₂输送管道裂纹延性扩展预测方法，其特征在于，步骤二中：

如果CO₂处于单相状态，则通过REFPROP软件得到压力P_i+1、流体声速C_i+1、密度ρ_i+1，再通过MATLAB计算流出速度，进一步计算得到减压波速度；其中，减压波速度和流出速度计算公式为：

减压波速度：

W_i+1＝C_i+1-U_i+1 [1]

式中：CO₂流体流出速度由下式计算确定：

其中：W_i+1——第i+1次迭代后的减压波速度，m/s；

U_i+1——第i+1次迭代后的流出速度，m/s；

P_i+1——第i+1次迭代后的管内介质压力，MPa；

P₀——管内流体介质的初始压力，MPa；

ρ_i+1——第i+1次迭代后管内介质的局部密度，kg/m³；

c_i+1——第i+1次迭代后声音在管内流体介质中的传播速度，m/s；

如果CO₂进入两相区，则通过REFPROP软件只能得到压力P_i+1、密度ρ_i+1，无法得到声速；使用MATLAB调用REFPROP计算得到的压力P_i+1、密度ρ_i+1，通过公式[3]得到相应流体声速C_i+1，再通过MATLAB计算公式[2]中的流出速度U_i+1，通过公式[1]得到减压波速度；