CN103558356B - 一种含点蚀金属管道剩余强度的无缝表征模型 - Google Patents
一种含点蚀金属管道剩余强度的无缝表征模型 Download PDFInfo
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Abstract
本发明针对有限元分析法表征剩余强度时消耗资源过多，精度不高以及美国石油协会API579‑1标准在确定点蚀模态时人为因素影响过大以及表征不符合8种标准点蚀模态的含点蚀金属管道的剩余强度问题，提出一种含点蚀金属管道剩余强度的无缝表征模型，通过该模型，可以根据点蚀面积占有比m和剩余壁厚比Rwt表征介于并包含8中标准点蚀模态下任意点蚀模态下含点金属管道的剩余强度RSF，为评估含点蚀金属管道的安全性提供了新思路新内容。
Description
技术领域
本发明公开一种含点蚀金属管道剩余强度的无缝表征模型，尤其适用于含点蚀缺陷金属管道剩余强度的无缝表征。
背景技术
金属压力管道是国家能源输送、工业生产、民生工程等领域极为重要的基础设施，也是具有泄漏和爆炸事故频发的高危特种设备。点蚀缺陷是金属压力管道中最为常见的缺陷之一，并且点蚀缺陷也极容易导致其他缺陷的产生，比如裂纹，穿孔等。因此，研究含点蚀金属压力管道的安全性，一直是金属压力管道安全评估领域的重大理论技术需求。
对于评估含点蚀金属压力管道的安全性，表征其剩余强度是关键。针对金属压力管道的剩余强度的表征，主要的方法有：有限元分析法，以及美国石油协会API579-1标准中分级表征法。对于有限元分析法，它需要三维建模，网格划分，需要大量的检测数据和消耗大量的计算机资源，并且精度不能无限制的提高。对于应用最为广泛的是美国石油协会的API579-1标准，它在评估含点蚀缺陷管道的剩余强度时主要是依据点蚀腐蚀情况，根据标准中给定的8种标准点蚀模态，选定实际点蚀情况与之最符合的1中标准点蚀模态，然后根据剩余壁厚比Rwt来确定剩余强度因子，并据此判断管道的安全性。其缺点是，人为因素对评估的结果影响较大，并且只能按照8种标准点蚀模态来评估，对于不符合8种标准点蚀模态的情况，存在误差过大的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，如何克服在确定点蚀模态时人为因素影响过大以及表征不符合8种标准点蚀模态的含点蚀管道的剩余强度问题误差过大问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出了点蚀面积占有比m的概念：(根据API-579标准，总面积＝150mm×150mm)，基于被广泛认可的美国石油协会的API579-1／ASME FFS-1标准，建立了点蚀面积占有比和剩余壁厚比与剩余强度的关系，提出了含点蚀缺陷金属压力管道剩余强度无缝表征模型：
其中，RSF＝k·Rwt+(1-k) (1)
(1)当1％＜m≤2.6％时，k＝0.135
(2)
当2.6％＜m≤4.74％时，n＝2；
当4.74％＜m≤8.75％时，n＝3；
当8.75％＜m≤16.94％时，n＝4；
当16.94％＜m≤24.39％时，n＝5；
当24.39％＜m≤31.4％时，n＝6；
当31.4％＜m≤37.31％时，n＝7；
本发明的有益效果是，通过该模型不仅可以求出API-579标准中给定的8种点蚀标准模态下含点蚀金属管道的剩余强度，还可以求出标准中未给出的点蚀模态下管道的剩余强度，消除了人为因素在确定点蚀模态时的影响。
附图说明
图1求取剩余壁厚比Rwt(Rwt＝h／H)示意图图；
图2API-579标准中8个标准点蚀模态图，从左到右依次为：1级标准点蚀模态，2级标准点蚀模态，3级标准点蚀模态，4级标准点蚀模态，5级标准点蚀模态，6级标准点蚀模态，7级标准点蚀模态，8级点蚀模态；
图3点蚀模态和剩余壁厚比Rwt与剩余强度关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
1，通过照相机等工具获取管道点蚀图片，尺寸大小为150mm×150mm；
2，计算出点蚀在整个图片中所占的面积比m；
3，测出最大点蚀深度wmax；
4，通过公式Rwt＝h／H计算出剩余壁厚比，具体计算方法为：Rwt＝(H-wmax)／H；
5，将求出的点蚀面积占有比m和剩余壁厚比Rwt根据剩余强度无缝表征模型可以求出含点蚀金属管道剩余强度RSF。
Claims (1)
1.一种含点蚀金属管道剩余强度的无缝表征模型，其表达形式为：RSF＝k·Rwt+(1-k)
其中，
(1)当1％＜m≤2.6％时，k＝0.135
(2)
当2.6％＜m≤4.74％时，n＝2；
当4.74％＜m≤8.75％时，n＝3；
当8.75％＜m≤16.94％时，n＝4；
当16.94％＜m≤24.39％时，n＝5；
当24.39％＜m≤31.4％时，n＝6；
当31.4％＜m≤37.31％时，n＝7；
其特征在于：通过计算出点蚀面积占有比m和剩余壁厚比Rwt，点蚀面积占有比(总面积＝150mm×150mm)，可以求出介于并包含8种标准点蚀模态下任意含点蚀金属管道的剩余强度RSF，不再仅仅局限标准给出的8种标准点蚀模态；点蚀面积占有比m分界点值是由API 579-1标准中给出的8种标准点蚀模态图计算得到。
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