CN107798392A - 管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法和装置 - Google Patents

管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法和装置，包括：获取管道的腐蚀缺陷数据；根据所述腐蚀缺陷数据确定缺陷的安全工作压力；若所述缺陷的安全工作压力大于最大允许操作压力，则根据所述安全工作压力确定所述管道的安全维修时限。本发明实施例提供的技术方案，通过确定管道腐蚀缺陷的安全工作压力，在安全工作压力大于最大允许操作压力时，通过安全工作压力来确定安全维修的时限，既可以解决现有技术一次性将立即维修和计划维修全部进行维修，维护费用高，人力投入多的缺点，又可以消除现有技术只维修立即维修的腐蚀缺陷，计划维修的缺陷在截止时间维修，导致部分缺陷已达到剩余寿命却仍未维修的安全隐患。

Description

管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法和装置
技术领域
本发明管道维修技术领域，尤其涉及一种管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法和装置。
背景技术
油气管道在长期运行过程中由于土壤、介质以及应力等因素易出现腐蚀缺陷，随使用时间的增长，管道的腐蚀情况将越来越严重，甚至会发生泄漏、断裂、爆炸等事故，对人身、财产和生活环境造成严重威胁。目前，解决上述问题最有效的途径是管道的完整性评价，一般优先选择基于内检测的适用性评价方法。
目前国外许多国家提出含腐蚀缺陷管道内检测评价的相关标准，这些标准是通过确定缺陷的剩余强度和剩余寿命，从而判断缺陷的严重程度，但这些评价标准均无确定的计划维修时间；国内学者对腐蚀缺陷的评价研究也较多，但目前也没有形成一种管道腐蚀缺陷的维修期限的确定方法。
以上技术盲点导致管道完成内检测评价之后，缺陷的维修计划只有立即维修和计划维修，计划维修缺陷是依照剩余寿命划分为规定时间段(一般为1年、3年和5年)，例如剩余寿命4年缺陷的将划分为5年内计划维修。而运行单位在内检测评价之后具体实施维修时一般有两种做法：①一次性将立即维修和一定时间内需要维修的缺陷全部实施维修，这种情况维护费用高、人力投入多、劳动强度大，不具有经济性。②只维修需要立即维修的缺陷，计划维修的缺陷在截止时间维修，如5年内需要维修的缺陷在内检测评价之后第5年才开始维修，这导致部分缺陷已达到剩余寿命却仍未维修，不仅不能保证管道的安全运行，还存在维修时管道发生失效的可能性，给维修人员的人身安全和周边环境带来巨大威胁。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法和装置
为此目的，本发明提出了一种管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法，包括：
获取管道的腐蚀缺陷数据；
根据所述腐蚀缺陷数据确定缺陷的安全工作压力；
若所述缺陷的安全工作压力大于最大允许操作压力，则根据所述安全工作压力确定所述管道的安全维修时限。
优选的，该方法还包括：
若所述缺陷的安全工作压力小于等于最大允许操作压力，则选择立即维修。
优选的，所述根据所述腐蚀缺陷数据确定所述缺陷的安全工作压力具体包括：
根据所述腐蚀缺陷数据确定所述缺陷的爆破压力；
根据所述爆破压力确定所述缺陷的安全工作压力。
优选的，所述根据所述腐蚀缺陷数据确定所述缺陷的爆破压力具体采用以下公式：
其中，Pf为缺陷的爆破压力，σt为极限拉伸强度，t为管道壁厚，D为管道外径，A为缺陷在管道纵向平面内投影的面积；A0为缺陷轴向长度上管壁的纵向投影面积，M为膨胀因子。
优选的，所述膨胀因子具体采用以下公式进行计算：
其中，L为缺陷的轴向投影长度。
优选的，所述根据所述爆破压力确定所述缺陷的安全工作压力，具体采用以下公式：
其中，Ps为缺陷的安全工作压力，Pf为缺陷的爆破压力，Fs为安全系数。
优选的，所述根据所述安全工作压力确定所述管道的安全维修时限，具体采用以下公式：
其中，Ts为安全维修时限，Ps为缺陷的安全工作压力，MAOP为最大允许操作压力，Py为屈服压力，Rc为腐蚀速率，t为管道壁厚。
优选的，所述屈服压力具体采用以下公式进行计算：
其中，D为管道外径，σt为极限拉伸强度。
另一方面，本发明还提供了一种管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定装置，包括：
检测单元，用于获取管道的腐蚀缺陷数据；
处理单元，用于根据所述腐蚀缺陷数据确定缺陷的安全工作压力；若所述缺陷的安全工作压力大于最大允许操作压力，则根据所述安全工作压力确定所述管道的安全维修时限。
优选的，所述处理单元还用于当所述缺陷的安全工作压力小于等于最大允许操作压力时，选择立即维修。
本发明实施例提供的管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法和装置，通过获取管道的腐蚀缺陷数据，来确定管道腐蚀缺陷的安全工作压力，在安全工作压力大于最大允许操作压力时，选择计划维修，通过腐蚀缺陷的安全工作压力来确定安全维修时限，因此本发明提供的技术方案，既可以解决现有技术一次性将立即维修和计划维修全部进行维修，维护费用高，人力投入多的缺点，又可以消除现有技术只维修立即维修的腐蚀缺陷，计划维修的缺陷在截止时间维修，导致部分缺陷已达到剩余寿命却仍未维修的安全隐患。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法的流程示意图；
图2为本发明又实施例提供的确定缺陷的安全工作压力的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法，其特征在于，包括：
S1：获取管道的腐蚀缺陷数据；
具体的，该管道可以是传输汽油、天然气或者水的管道。其中，腐蚀缺陷数据包括内腐蚀和外腐蚀的数据，获取腐蚀缺陷数据具体可以采用现有的漏磁通法或超声波法进行内检测，来获取管道的腐蚀缺陷数据。需要说明的是的，腐蚀缺陷数据包括缺陷深度、缺陷轴向投影和腐蚀速率。
S2：根据所述腐蚀缺陷数据确定缺陷的安全工作压力Ps；
需要说明的是，随着时间的推移，管道的腐蚀缺陷会越来越严重，腐蚀缺陷的安全工作压力将降低，当缺陷的安全工作压力达到最大安全工作压力(最大允许操作压力MAOP)时，管道将不再安全，因此需要根据当前的腐蚀缺陷数据来确定缺陷的安全工作压力，从而判断安全工作压力是否达到最大允许操作压力。
S3：若所述缺陷的安全工作压力大于最大允许操作压力，则根据所述安全工作压力确定所述管道的安全维修时限。
需要说明的是，在安全工作压力大于最大允许操作压力时，管道的腐蚀缺陷为可接受缺陷，无需立即维修，应计划维修，并且可以根据当前腐蚀缺陷数据来确定管道的安全维修时限，即最迟应该维修的时间。维修人员需要在安全维修时限内进行维修，以保证安全。将安全工作压力Ps降低到与最大允许操作压力MAOP相等的时间，作为缺陷的安全维修时限Ts,则当Ps＝MAOP时Ts＝0。
本发明实施例提供的管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法，通过获取管道的腐蚀缺陷数据，来确定管道腐蚀缺陷的安全工作压力，通过安全工作压力与最大允许操作压力的对比，来确定是否选择计划维修，在选择计划维修时，通过管道腐蚀缺陷的数据来确定安全维修的时限，因此本发明提供的技术方案，既可以解决现有技术一次性将立即维修和计划维修全部进行维修，维护费用高，人力投入多的缺点，又可以消除现有技术只维修立即维修的腐蚀缺陷，计划维修的缺陷在截止时间维修，导致部分缺陷已达到剩余寿命却仍未维修的安全隐患。
在上述实施例的基础上，若所述缺陷的安全工作压力小于等于最大允许操作压力，则选择立即维修。
需要说明的是，在管道腐蚀缺陷的安全工作压力小于最大允许操作压力时(即ERF>1)，管道的金属损失不可接受，如果没有改变运行工况，则需要立即维修，否则会存在安全威胁。在管道腐蚀缺陷的安全工作压力等于最大允许操作压力时，表示此时安全维修时限为0，为了保证安全，此时也应该立即维修。
在上述实施例的基础上，如图2所示，为了准确得到管道腐蚀缺陷的安全工作压力，所述根据所述腐蚀缺陷数据确定所述缺陷的安全工作压力具体包括：
S201：根据所述腐蚀缺陷数据确定所述缺陷的爆破压力；
其中，缺陷的爆破压力一般随着管道使用时间的增长而降低。
优选的，所述根据所述腐蚀缺陷数据确定所述缺陷的爆破压力具体采用以下公式(1)进行计算：
其中，Pf为缺陷的爆破压力，单位为Mpa；σt为极限拉伸强度，单位为Mpa；t为管道壁厚，单位为mm；D为管道外径，单位为mm；A为缺陷在管道纵向平面内投影的面积；A0为缺陷轴向长度上管壁的纵向投影面积，M为膨胀因子。
具体的，取管道材料的极限拉伸强度作为流变应力，根据断裂力学理论，计算缺陷爆破压力，上述公式(1)中缺陷在管道纵向平面内投影的面积A是采用下述公式(2)计算的：
A＝Ld (2)
缺陷轴向长度上管壁的纵向投影面积A0是采用下述公式(3)计算的：
A0＝Lt (3)
其中，L为缺陷轴向投影长度，单位为mm，d为缺陷深度，单位为mm。
优选的，所述膨胀因子具体采用以下公式(4)进行计算的：
S202：根据所述爆破压力确定所述缺陷的安全工作压力。
优选的，所述根据所述爆破压力确定所述缺陷的安全工作压力，具体采用以下公式(5)计算得到：
其中，Ps为缺陷的安全工作压力，Pf为缺陷的爆破压力，Fs为安全系数，取管道设计系数的倒数。
由于已知缺陷剩余寿命随爆破压力呈线性变化趋势，因缺陷安全工作压力与时间的变化趋势不变，故缺陷安全维修时限Ts随安全工作压力Ps的变化趋势与前者相同，当某缺陷Ps＝MAOP时，Ts＝0。在上述实施例的基础上，所述根据所述安全工作压力确定所述缺陷的安全维修时限，具体采用以下公式(6)计算得到：
其中，Ts为安全维修时限，Ps为缺陷的安全工作压力，MAOP为最大允许操作压力，Py为屈服压力，单位为Mpa，Rc为腐蚀速率单位为mm/a，t为管道壁厚。在不改变运行工况的前提下，MAOP为一个已知的常量。
优选的，上述公式(6)中的屈服压力Py具体采用以下公式(7)进行计算：
其中，D为管道外径，σt为极限拉伸强度。
通过将上述公式(7)和公式(5)代入上述公式(6)中，可以得到金属损失缺陷的安全维修时限Ts的计算公式(8)为：
其中，Pf可以采用上述公式(1)计算得到，其他参数为已知的固定常量。
另一方面，采用上述实施例提供的方法，如图3所示，本发明还提供了一种管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定装置，该装置包括：互相连接的检测单元31和处理单元32；
其中，检测单元31用于获取管道的腐蚀缺陷数据；
处理单元32用于根据所述腐蚀缺陷数据确定缺陷的安全工作压力；若所述缺陷的安全工作压力大于最大允许操作压力，则根据所述安全工作压力确定所述管道的安全维修时限。
具体的，检测单元获取管道的腐蚀缺陷数据，处理单元根据所述腐蚀缺陷数据确定缺陷的安全工作压力；若所述缺陷的安全工作压力大于最大允许操作压力，则根据所述安全工作压力确定所述管道的安全维修时限。
本发明实施例提供的管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定装置，通过获取管道的腐蚀缺陷数据，来确定管道腐蚀缺陷的安全工作压力，通过安全工作压力与最大允许操作压力的对比，来确定是否选择计划维修，在选择计划维修时，通过管道腐蚀缺陷的数据来确定安全维修的时限，因此本发明提供的技术方案，既可以解决现有技术一次性将立即维修和计划维修全部进行维修，维护费用高，人力投入多的缺点，又可以消除现有技术只维修立即维修的腐蚀缺陷，计划维修的缺陷在截止时间维修，导致部分缺陷已达到剩余寿命却仍未维修的安全隐患。
优选的，所述处理单元32还用于当所述管道的安全工作压力小于等于最大允许操作压力时，选择立即维修。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定方法，其特征在于，包括：
获取管道的腐蚀缺陷数据；
根据所述腐蚀缺陷数据确定缺陷的安全工作压力；
若所述缺陷的安全工作压力大于最大允许操作压力，则根据所述安全工作压力确定所述管道的安全维修时限。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述缺陷的安全工作压力小于等于最大允许操作压力，则选择立即维修。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述腐蚀缺陷数据确定所述缺陷的安全工作压力具体包括：
根据所述腐蚀缺陷数据确定所述缺陷的爆破压力；
根据所述爆破压力确定所述缺陷的安全工作压力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述腐蚀缺陷数据确定所述缺陷的爆破压力具体采用以下公式：
<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>=</mo> <mn>2</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>&amp;sigma;</mi> <mi>t</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>t</mi> <mi>D</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>A</mi> <msub> <mi>A</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>A</mi> <mrow> <msub> <mi>A</mi> <mn>0</mn> </msub> <mi>M</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，Pf为缺陷的爆破压力，σt为极限拉伸强度，t为管道壁厚，D为管道外径，A为缺陷在管道纵向平面内投影的面积；A0为缺陷轴向长度上管壁的纵向投影面积，M为膨胀因子。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述膨胀因子具体采用以下公式进行计算：
<mrow> <mi>M</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mn>0.31</mn> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>L</mi> <msqrt> <mrow> <mi>D</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow>
其中，L为缺陷的轴向投影长度。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述爆破压力确定所述缺陷的安全工作压力，具体采用以下公式：
<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>P</mi> <mi>f</mi> </msub> <msub> <mi>F</mi> <mi>s</mi> </msub> </mfrac> </mrow>
其中，Ps为缺陷的安全工作压力，Pf为缺陷的爆破压力，Fs为安全系数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述安全工作压力确定所述管道的安全维修时限，具体采用以下公式：
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>=</mo> <mn>0.85</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>O</mi> <mi>P</mi> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>y</mi> </msub> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mi>t</mi> <msub> <mi>R</mi> <mi>c</mi> </msub> </mfrac> </mrow>
其中，Ts为安全维修时限，Ps为缺陷的安全工作压力，MAOP为最大允许操作压力，Py为屈服压力，Rc为腐蚀速率，t为管道壁厚。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述屈服压力具体采用以下公式进行计算：
<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>y</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>t</mi> </mrow> <mi>D</mi> </mfrac> <msub> <mi>&amp;sigma;</mi> <mi>t</mi> </msub> </mrow>
其中，D为管道外径，σt为极限拉伸强度。
9.一种管道腐蚀缺陷的安全维修时限的确定装置，其特征在于，包括：
检测单元，用于获取管道的腐蚀缺陷数据；
处理单元，用于根据所述腐蚀缺陷数据确定缺陷的安全工作压力；若所述缺陷的安全工作压力大于最大允许操作压力，则根据所述安全工作压力确定所述管道的安全维修时限。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理单元还用于当所述缺陷的安全工作压力小于等于最大允许操作压力时，选择立即维修。
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