CN109115980B - 一种基于无缝表征模型的点蚀管道剩余强度评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于无缝表征模型的点蚀管道剩余寿命评估方法，包括：根据不同时间点分别对应的管道剩余强度系数来得出该管道剩余强度系数RSF随管道使用时间t的函数关系，利用该函数关系来动态地评估管道的剩余寿命。本发明计算处理得出管道剩余强度系数RSF随管道使用时间t的函数关系，实现了对含点蚀缺陷油气管件的安全裕度动态评估，并预测了管道剩余强度系数的动态变化趋势,即可进一步计算出剩余强度系数衰减到安全评定值所需时间,即获得管道剩余使用寿命，为制定检修计划提供科学依据。

Description

一种基于无缝表征模型的点蚀管道剩余强度评估方法
技术领域
本发明涉及含点蚀金属管道的寿命评估技术领域，尤其涉及一种基于无缝表征模型的点蚀管道剩余强度评估方法。
背景技术
油气金属管道在国家能源输送、国家经济发展中扮演着重要角色，但其时常发生泄漏与爆炸事故给国家安全带来重大隐患。因此如何防止油气泄露，对含点腐蚀缺陷的油气管道进行安全裕度预测是目前世界能源运输业和压力容器行业亟待解决的问题。实际应用表明，油气金属管道所隐含的环向裂纹缺陷和腐蚀性缺陷是影响其安全性的主要因素，而腐蚀性缺陷的崩溃是从点蚀缺陷开始扩展的。所以研究相应管段点腐蚀缺陷对于油气管道的影响，具有广阔的应用前景和重要意义。
腐蚀油气管道剩余强度评估技术以美国API-579准则为行业主流，但在实际应用中仍然存在各种技术难点。比如API-579仅仅给出了8个离散的标准模态，不能匹配实际情况下管道的各种腐蚀状态，并且随着时间的增加，腐蚀程度逐渐加强使其与之前评定模态相比会有所变化，给评估结果带来误差；同时所得到的剩余强度系数RSF也是一个静态值，并不能实时动态评价以及预测管道剩余寿命。
针对上述问题，发明名称为：一种含点蚀金属管道剩余强度的无缝表征模型，公开号为：CN103558356A的专利文件，仅解决了表征API-579准则中任意点蚀模态下含点蚀金属管道的剩余强度系数RSF，未进一步研究如何确定点蚀管道剩余寿命动态变化趋势。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于无缝表征模型、解决点蚀管道剩余寿命预测的方法，可以动态反应点蚀管道剩余寿命变化趋势。
一种基于无缝表征模型的点蚀管道剩余寿命评估方法，包括：根据不同时间点分别对应的管道剩余强度系数来得出该管道剩余强度系数RSF随管道使用时间t的函数关系，利用该函数关系来动态地评估管道的剩余寿命。
进一步地，如上所述的基于无缝表征模型的点蚀管道剩余寿命评估方法，所述剩余强度系数根据以下公式求得：
RSF＝k·Rwt+(1-k)
Figure BDA0001744541590000021
其中，RSF为管道剩余强度系数；Rwt为剩余壁厚比，m为点蚀占有比；
当1.01％<m≤3.05％时，k＝0.135。
当3.05％<m≤4.93％时，n＝2；当4.93％<m≤9.51％时，n＝3；
当9.51％<m≤18.64％时，n＝4；当18.64％<m≤26.12％时，n＝5；
当26.12％<m≤33.96％时，n＝6；当33.96％<m≤41.33％时，n＝7。
进一步地，如上所述的基于无缝表征模型的点蚀管道剩余寿命评估方法，所述按照不同的时间为按照一定规则选择的不同时间。
进一步地，如上所述的基于无缝表征模型的点蚀管道剩余寿命评估方法，所述函数关系为：
RSF＝A1*et/T+Y0
其中，RSF为管道剩余强度系数；t为管道使用时间(天)；参数A1、T、Y0由现场RSF-t系列离散数据根据最小二乘法拟合计算得出。
有益效果：
本发明计算处理得出管道剩余强度系数RSF随管道使用时间t的函数关系，实现了对含点蚀缺陷油气管件的安全裕度动态评估，并预测了管道剩余强度系数的动态变化趋势,即可进一步计算出剩余强度系数衰减到安全评定值所需时间,即获得管道剩余使用寿命，为制定检修计划提供科学依据。
附图说明
图1为剩余壁厚比Rwt＝h/H示意图；
图2为API-579标准中8个标准点蚀模态图,从左到右依次为1-8级标准点蚀模态；
图3为点蚀模态占比m和剩余壁厚比Rwt、与剩余强度RSF关系图；
图4为点蚀管道剩余强度动态评价模型技术路线；
图5为现场点蚀管道数据模拟示意图；
图6为管道剩余强度系数RSF随管道使用时间t的函数关系示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图4所示，本实施例提供的基于无缝表征模型的点蚀管道剩余强度评估方法包括以下步骤：
步骤1：现场获取点蚀管道测试区域的壁厚数据；
步骤2：通过调用MATLAB工程软件的相关数值分析与图像处理函数库，使用cubic插值方法密化数据点，再将数据点值映射到0-255灰度级，模拟出该区域管道点蚀灰度图片，使数据可视化，如图5所示；
步骤3：计算图片点蚀占比m，
Figure BDA0001744541590000041
如图2所示，将拟合出的图片滤波、二值化得到黑白图像(黑色即为点蚀区域)，再统计黑白图像中黑色像素点占图像总像素点的比例，即为图片点蚀占比m，计算管道最大剩余壁Rwt，如图1所示，Rwt＝h/H；
步骤4：将求出的点蚀占有比m和剩余壁厚比Rwt带入公式(1)、(2)，求出含点蚀金属管道剩余强度系数RSF。
Figure BDA0001744541590000042
RSF＝k·Rwt+(1-k) (2)
其中，RSF为管道剩余强度系数；Rwt为剩余壁厚比，m为点蚀占有比；
当1.01％<m≤3.05％时，k＝0.135。
当3.05％<m≤4.93％时，n＝2；当4.93％<m≤9.51％时，n＝3；
当9.51％<m≤18.64％时，n＝4；当18.64％<m≤26.12％时，n＝5；
当26.12％<m≤33.96％时，n＝6；当33.96％<m≤41.33％时，n＝7。
步骤5：按照选定的时间间隔，对该点蚀管道测试区域多次重复步骤1-4，得到Rwt-RSF系列数据，如图3所示；
步骤6：依据上述Rwt-RSF系列数据，计算得出在该管道剩余强度系数RSF随管道使用时间t的函数关系，如图6所示；
步骤7：通过所得函数，实现金属管道寿命动态评估。包括管道剩余强度系数RSF的动态变化趋势，并预测其剩余使用时间即寿命。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种基于无缝表征模型的点蚀管道剩余寿命评估方法，其特征在于，包括：根据不同时间点分别对应的管道剩余强度系数来得出该管道剩余强度系数RSF随管道使用时间t的函数关系，利用该函数关系来动态地评估管道的剩余寿命；
所述剩余强度系数根据以下公式求得：
RSF＝k·Rwt+(1-k)
Figure FDA0003196870790000011
其中，RSF为管道剩余强度系数；Rwt为剩余壁厚比，m为点蚀占有比；
当1.01％<m≤3.05％时，k＝0.135；
当3.05％<m≤4.93％时，n＝2；当4.93％<m≤9.51％时，n＝3；
当9.51％<m≤18.64％时，n＝4；当18.64％<m≤26.12％时，n＝5；
当26.12％<m≤33.96％时，n＝6；当33.96％<m≤41.33％时，n＝7；
所述根据不同时间点为按照一定规则选择的不同时间；
所述函数关系为：
RSF＝A1*et/T+Y0
其中，RSF为管道剩余强度系数；t为管道使用时间,单位为天；参数A1、T、Y0由现场RSF-t系列离散数据根据最小二乘法拟合计算得出。
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