CN111797553B - 复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法及装置 - Google Patents

复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本说明书实施方案提供了一种复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法及装置，所述方法包括：获取管道的腐蚀尺寸参数、外部荷载参数、及其在未腐蚀条件下的第一极限内压；根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压。本说明书实施方案可以准确获得腐蚀管道在复杂载荷条件下的极限内压。

Description

复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法及装置
技术领域
本说明书涉及油气管道运行安全技术领域，尤其是涉及一种复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法及装置。
背景技术
油气管道(以下简称管道)是输送油气资源的常用工具。当管道进入运行老龄期后易发生失效(或称为缺陷)。常见的管道失效类型包括腐蚀、机械疲劳损伤、自然损害、第三方破坏、冲刷老化等；其中，腐蚀是最为常见的管道失效类型之一，严重威胁着管道的运行安全。因此，对腐蚀管道进行安全评价具有重要意义。
在国内外油气管道安全评价技术中，确定腐蚀管道的极限内压是管道安全评价的基础。有时管道输送到自然环境复杂的地区中，在这种环境中管道受力情况复杂，管道会受到多种复杂的外部载荷。如何准确获得腐蚀管道在复杂载荷条件下的极限内压，已成为目前亟待解决的技术难题。
发明内容
本说明书实施方案的目的在于提供一种复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法及装置，以准确获得腐蚀管道在复杂载荷条件下的极限内压。
为达到上述目的，一方面，本说明书实施方案提供了一种复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法，包括：
获取管道的腐蚀尺寸参数、外部荷载参数、及其在未腐蚀条件下的第一极限内压；
根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；
根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压。
在本说明书实施方案的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法中，所述管道在未腐蚀条件下的第一极限内压根据公式
Figure BDA0002557604700000021
得到；
其中，p0管道在未腐蚀条件下的第一极限内压，n为管道的幂硬化指数，t0为管道在未腐蚀条件下的壁厚，D0为管道在未腐蚀条件下的直径，σ'u为管道的极限拉伸强度。
在本说明书实施方案的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法中，所述根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压，包括：
根据公式
Figure BDA0002557604700000022
确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；
其中，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，d为管道在腐蚀条件下的腐蚀深度，L为管道在腐蚀条件下的腐蚀长度，D为管道在腐蚀条件下的直径，t为管道在腐蚀条件下的壁厚，a、b和c为常数，p0管道在未腐蚀条件下的第一极限内压，n为管道的幂硬化指数，t0为管道在未腐蚀条件下的壁厚，D0为管道在未腐蚀条件下的直径，σ'u为管道的极限拉伸强度。
在本说明书实施方案的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法中，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，包括：
当外部荷载为轴向应力作用时，根据公式p＝plimit×(a1×σl+a2)确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，p为管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，a1和a2为轴向应力修正参数，σl为轴向应力。
在本说明书实施方案的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法中，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，包括：
当外部荷载为弯矩作用时，根据公式
Figure BDA0002557604700000023
确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，p为管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，b1、b2和b3为弯矩修正参数，M为弯矩，ML管道在未腐蚀条件下的极限弯矩。
另一方面，本说明书实施方案还提供了一种复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置，包括：
参数获取模块，用于获取管道的腐蚀尺寸参数、外部荷载参数、及其在未腐蚀条件下的第一极限内压；
第一确定模块，用于根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；
第二确定模块，用于根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压。
在本说明书实施方案的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置中，所述管道在未腐蚀条件下的第一极限内压根据公式
Figure BDA0002557604700000031
得到；
其中，p0管道在未腐蚀条件下的第一极限内压，n为管道的幂硬化指数，t0为管道在未腐蚀条件下的壁厚，D0为管道在未腐蚀条件下的直径，σ'u为管道的极限拉伸强度。
在本说明书实施方案的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置中，所述根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压，包括：
根据公式
Figure BDA0002557604700000032
确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；
其中，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，d为管道在腐蚀条件下的腐蚀深度，L为管道在腐蚀条件下的腐蚀长度，D为管道在腐蚀条件下的直径，t为管道在腐蚀条件下的壁厚，a、b和c为常数，p0管道在未腐蚀条件下的第一极限内压，n为管道的幂硬化指数，t0为管道在未腐蚀条件下的壁厚，D0为管道在未腐蚀条件下的直径，σ'u为管道的极限拉伸强度。
在本说明书实施方案的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置中，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，包括：
当外部荷载为轴向应力作用时，根据公式p＝plimit×(a1×σl+a2)确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，p为管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，a1和a2为轴向应力修正参数，σl为轴向应力。
在本说明书实施方案的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置中，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，包括：
当外部荷载为弯矩作用时，根据公式
Figure BDA0002557604700000041
确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，p为管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，b1、b2和b3为弯矩修正参数，M为弯矩，ML管道在未腐蚀条件下的极限弯矩。
由以上本说明书实施方案提供的技术方案可见，本说明书实施方案中，在根据管道的腐蚀尺寸参数及其在未腐蚀条件下的第一极限内压，确定管道在腐蚀条件下的第二极限内压的基础上，还可以根据该第二极限内压以及管道的外部荷载参数确定管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，从而获得了腐蚀管道在考虑了复杂荷载条件下的极限内压。因此，本说明书的实施方案可以更准确获得腐蚀管道在复杂载荷条件下的极限内压，进而可为后续对腐蚀管道进行更准确的安全评价提供有利基础。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本说明书提供的实施方案中复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法的流程图；
图2为本说明书提供的实施方案中轴向应力作用下腐蚀长度对极限内压的影响示意图；
图3为本说明书提供的实施方案中轴向应力作用下腐蚀深度对极限内压的影响示意图；
图4为本说明书提供的实施方案中弯矩作用下腐蚀长度对极限内压的影响示意图；
图5为本说明书提供的实施方案中弯矩作用下腐蚀深度对极限内压的影响示意图；
图6为本说明书提供的实施方案中复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置的结构框图；
图7为本说明书提供的实施方案中电子设备的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施方案中的附图，对本说明书实施方案中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方案仅仅是本说明书一部分实施方案，而不是全部的实施方案。基于本说明书中的实施方案，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方案，都应当属于本说明书保护的范围。
研究发现：目前国内外针对管道的安全评价一般仅考虑了内压作用，而忽视外部载荷。实际上，管道在实际运行中的受力情况复杂，并非只受内压作用，外部环境中的轴向应力、弯矩等其他外部载荷也可能会对管道极限内压造成比较大的影响。并且，进一步研究发现：腐蚀长度、腐蚀深度、管材材料参数和外部载荷大小对腐蚀管道极限内压影响的主要因素。
有鉴于此，为了准确获得腐蚀管道在复杂载荷条件下的极限内压，本说明书提供了考虑复杂荷载条件下的腐蚀管道的极限内压预测方法。参考图1所示，本说明书一些实施方案的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法可以包括以下步骤：
S101、获取管道的腐蚀尺寸参数、外部荷载参数、及其在未腐蚀条件下的第一极限内压。
在本说明书一些实施方案中，管道即为待确定其极限内压的腐蚀管道。管道的腐蚀尺寸参数一般可以包括反应径向腐蚀情况的腐蚀深度，以及反应轴向腐蚀情况的腐蚀长度。对于一个确定的管道，其腐蚀深度和腐蚀长度易于获得。
在本说明书一些实施方案中，管道的外部荷载参数是用于表征管道受外部作用的大小评价参数。例如，在一示例性实施方案中，当作用于管道上的外部荷载为轴向应力时，管道的外部荷载参数可以为作用于管道上的轴向应力的大小。在另一示例性实施方案中，当作用于管道上的外部荷载为弯矩时，管道的外部荷载参数可以为作用于管道上的弯矩的大小。
在本说明书一些实施方案中，所述管道在未腐蚀条件下的第一极限内压根据公式
Figure BDA0002557604700000061
得到。其中，p0管道在未腐蚀条件下的第一极限内压，n为管道的幂硬化指数，t0为管道在未腐蚀条件下的壁厚，D0为管道在未腐蚀条件下的直径，σ'u为管道的极限拉伸强度。
为便于更深入理解本申请，下面介绍上述公式
Figure BDA0002557604700000062
的推导过程。
(1)幂硬化材料模型的确定
由于管道的极限载荷一般发生在材料塑性阶段，因此可以忽略材料的弹性阶段。当Ramberg-Osgood幂硬化模型只考虑非线性部分，其公式可以简化为：
Figure BDA0002557604700000063
当最大载荷达到管道的极限拉伸强度σ'u时，并根据名义应力应变与真实应力应变关系为，可以得到：
Figure BDA0002557604700000064
相应的，管道的硬化系数可以表示为：
Figure BDA0002557604700000065
其中，ε为真应变；εy为初始应变；σ为真应力；σy为屈服强度；α为硬化系数；n为幂硬化指数。
(2)管道应力和应变的关系
径向应力：管道的内表面受压力P，外表面受压力为0，考虑到管道的薄壁结构，径向应力相对较小可以忽略。
环向应力：
Figure BDA0002557604700000071
其中，σ1为第一主应力；σθθ为环向应力；P为管道内压，D为管道直径，t为管道壁厚。
轴向应力：由于管道端部固定，故轴向应变为零，即：εaa＝0。基于本构方程：
Figure BDA0002557604700000072
则σaa＝υ×(σθθ+σrr)，考虑塑性条件下体积不可压缩，故泊松比υ＝0.5，得：
Figure BDA0002557604700000073
等效应力的表达式可以为：
Figure BDA0002557604700000074
其中，εaa为轴向应变；σaa为轴向应力；σrr为径向应力；E为弹性模量；υ为泊松比；σM为等效应力；σ2为第二主应力。
轴向应变：由管道两端受土壤摩擦力，故轴向应变为零。环向应变：名义环向应变等于周长变化率。由真应变与名义应变的关系式可得真环向应变的表达式可以为：
Figure BDA0002557604700000075
其中，εθθ为真环向应变，
Figure BDA0002557604700000076
为等效应变。
(3)未腐蚀管道的极限内压预测公式
将上边推导的Mises等效应力(σM)、Mises等效应变
Figure BDA0002557604700000077
α、n以及
Figure BDA0002557604700000078
的表达式代入Ramberg-Osgood幂硬化模型得：
Figure BDA0002557604700000079
于是可以得到未腐蚀管道的极限内压
Figure BDA00025576047000000710
S102、根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压。
在本说明书一些实施方案中，腐蚀管道的极限内压预测是建立在未腐蚀管道极限内压公式
Figure BDA00025576047000000711
基础上的。基于腐蚀管道的腐蚀深度的变化，可以得到腐蚀管道的极限内压上限pmax为：原壁厚管道的极限内压；腐蚀管道的极限内压下限pmin为：以最小剩余壁厚为管道壁厚时的极限内压。具体如下所示：
Figure BDA0002557604700000081
而腐蚀管道的实际极限内压，一般介于上述的极限内压上限pmax和极限内压下限pmin之间，可以表示为：
Figure BDA0002557604700000082
f函数映缺陷尺寸参数
Figure BDA0002557604700000083
和
Figure BDA0002557604700000084
对管道极限内压影响的函数。根据腐蚀管道的几何参数对管道失效的影响规律，以及边界条件：①当d＝0，L＝0时，即未腐蚀时，极限内压为pmax，此时f＝1；②当L非常大或d接近t时，极限内压接近于pmin，此时f＝0。推出f函数的形式为：
Figure BDA0002557604700000085
其中，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，d为管道在腐蚀条件下的腐蚀深度，L为管道在腐蚀条件下的腐蚀长度，D为管道在腐蚀条件下的直径，t为管道在腐蚀条件下的壁厚，a、b和c为常数，可以预先通过拟合得到。
在本说明书一些实施方案中，所述根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压，可以为将所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压代入公式
Figure BDA0002557604700000086
即可以计算得到管道在腐蚀条件下的第二极限内压。
S103、根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压。
上述根据
Figure BDA0002557604700000087
计算出的管道在腐蚀条件下的第二极限内压，仅是考虑纯内压作用下的腐蚀管道的极限内压，并未考虑到管道的外部荷载影响。因此，为了更准确地获得腐蚀管道极限内压，考虑轴向应力或弯矩的影响作用，需要在此基础上引入修正函数，以对纯内压作用下的腐蚀管道极限内压进行修正。当轴向应力或弯矩作用时，管道极限内压计算公式为：
当外部荷载为轴向应力作用时，可以根据公式p＝plimit×g(σl)修正plimit；当外部荷载为弯矩作用时，可以根据公式p＝plimit×h(M)修正plimit。其中，g(σl)函数为无量纲轴向应力修正函数，h(M)函数为无量纲弯矩修正函数。
在本说明书一实施方案中，g(σl)函数可以表示为g(σl)＝a1×σl+a2；其中，a1和a2为轴向应力修正参数，σl为轴向应力。相应的，当外部荷载为轴向应力作用时，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压可以是：根据公式p＝plimit×(a1×σl+a2)确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压。本说明书中的复杂荷载可以是指管道在内部压力和外部压力共同作用下的载荷。
在本说明书一实施方案中，h(M)函数可以表示为
Figure BDA0002557604700000091
其中，b1、b2和b3为弯矩修正参数，M为弯矩，ML管道在未腐蚀条件下的极限弯矩。相应的，当外部荷载为弯矩作用时，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压可以是：根据公式
Figure BDA0002557604700000092
确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压。
本领域技术人员可以理解，上述g(σl)函数和h(M)函数仅是示例性举例，不应理解为对本说明书实施方案的唯一限定。在本说明书其他实施方案中，g(σl)函数和h(M)函数可以根据实际需要选择。
由此可见，在本说明书的实施方案中，在根据管道的腐蚀尺寸参数及其在未腐蚀条件下的第一极限内压，确定管道在腐蚀条件下的第二极限内压的基础上，还可以根据该第二极限内压以及管道的外部荷载参数确定管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，从而获得了腐蚀管道在考虑了复杂荷载条件下的极限内压。因此，本说明书的实施方案可以更准确获得腐蚀管道在复杂载荷条件下的极限内压，进而可为后续对腐蚀管道进行更准确的安全评价提供有利基础。
下面以某油田实际埋地管道为例进行示例性说明。该埋地管道的管材型号是API-5L-X52。有限元管道模型的基本参数如下表1所示。进行三维非线性有限元模型模拟，建立轴向载荷和弯矩作用下的管道有限元模型，以便利用有限元模型进行参数化分析。
表1有限元管道模型基本信息
有限元模型参数 数值
管道规格 API-5L-X52
屈服强度/MPa 380
极限抗拉强度/MPa 514
弹性模量/GPa 210
泊松比 0.3
管道直径/mm 406
管道壁厚/mm 10
通过进行不同腐蚀长度、深度和宽度的有限元模拟，进行参数化分析。有限元模型中采用的无量纲化腐蚀长度为
Figure BDA0002557604700000101
2.463，9.852，22.167，39.409，61.576；无量纲化深度为d/t，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7。
根据轴向应力对极限内压的影响规律可知，轴向应力与管道极限内压管线呈现出的函数关系(例如图2和图3所示)，所以可以引入的轴向应力修正函数为线性函数。利用模拟后的结果进行非线性回归，求解待定系数，将待定系数回代入公式中，可以得到管道在轴向应力作用下的极限内压计算公式：
Figure BDA0002557604700000102
类似地，根据弯矩对极限内压的影响规律可知，弯矩与管道极限内压管线呈现出的函数关系(例如图4和图5所示)，所以可以引入的弯矩修正函数应为非线性函数。通过拟合可以得到管道在弯下矩作用下的极限内压计算公式：
Figure BDA0002557604700000103
与上述复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法对应，本说明书还提供了一种复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置。参考图6所示，在本说明书一些实施方案中，所述复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置可以包括：
参数获取模块61，可以用于获取管道的腐蚀尺寸参数、外部荷载参数、及其在未腐蚀条件下的第一极限内压；
第一确定模块62，可以用于根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；
第二确定模块63，可以用于根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压。
在本说明书一些实施方案中，所述管道在未腐蚀条件下的第一极限内压根据公式
Figure BDA0002557604700000111
得到；
其中，p0管道在未腐蚀条件下的第一极限内压，n为管道的幂硬化指数，t0为管道在未腐蚀条件下的壁厚，D0为管道在未腐蚀条件下的直径，σ'u为管道的极限拉伸强度。
在本说明书一些实施方案中，所述根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压，包括：
根据公式
Figure BDA0002557604700000112
确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；
其中，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，d为管道在腐蚀条件下的腐蚀深度，L为管道在腐蚀条件下的腐蚀长度，D为管道在腐蚀条件下的直径，t为管道在腐蚀条件下的壁厚，a、b和c为常数，p0管道在未腐蚀条件下的第一极限内压，n为管道的幂硬化指数，t0为管道在未腐蚀条件下的壁厚，D0为管道在未腐蚀条件下的直径，σ'u为管道的极限拉伸强度。
在本说明书一些实施方案中，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，包括：
当外部荷载为轴向应力作用时，根据公式
Figure BDA0002557604700000113
确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，p为管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，k为轴向应力修正参数，σl为轴向应力，σy为管道的屈服强度。
在本说明书一些实施方案中，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，包括：
当外部荷载为弯矩作用时，根据公式
Figure BDA0002557604700000121
确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，p为管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，b1、b2和b3为弯矩修正参数，M为弯矩，ML管道在未腐蚀条件下的极限弯矩。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
与上述复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法对应，本说明书还提供了一种电子设备。参考图7所示，在本说明书一些实施方案中，所述电子设备可以包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如下步骤：
获取管道的腐蚀尺寸参数、外部荷载参数、及其在未腐蚀条件下的第一极限内压；
根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；
根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压。
虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
本申请是参照根据本说明书实施方案的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施方案可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书实施方案可采用完全硬件实施方案、完全软件实施方案或结合软件和硬件方面的实施方案的形式。而且，本说明书实施方案可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书实施方案可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书实施方案，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施方案均采用递进的方式描述，各个实施方案之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方案重点说明的都是与其他实施方案的不同之处。尤其，对于系统实施方案而言，由于其基本相似于方法实施方案，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施方案的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方案”、“一些实施方案”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方案或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施方案的至少一个实施方案或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方案或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方案或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方案或示例以及不同实施方案或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本申请的实施方案而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法，其特征在于，包括：
获取管道的腐蚀尺寸参数、外部荷载参数、及其在未腐蚀条件下的第一极限内压；
根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；
根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，所述管道在未腐蚀条件下的第一极限内压根据公式
Figure FDA0003801968230000011
得到；
其中，p0管道在未腐蚀条件下的第一极限内压，n为管道的幂硬化指数，t0为管道在未腐蚀条件下的壁厚，D0为管道在未腐蚀条件下的直径，σ′u为管道的极限拉伸强度。
2.如权利要求1所述的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法，其特征在于，所述根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压，包括：
根据公式
Figure FDA0003801968230000012
确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；
其中，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，d为管道在腐蚀条件下的腐蚀深度，L为管道在腐蚀条件下的腐蚀长度，D为管道在腐蚀条件下的直径，t为管道在腐蚀条件下的壁厚，a、b和c为常数，p0管道在未腐蚀条件下的第一极限内压。
3.如权利要求1所述的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法，其特征在于，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，包括：
当外部荷载为轴向应力作用时，根据公式p＝plimit×(a1×σl+a2)确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，p为管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，a1和a2为轴向应力修正参数，σl为轴向应力。
4.如权利要求1所述的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测方法，其特征在于，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，包括：
当外部荷载为弯矩作用时，根据公式
Figure FDA0003801968230000021
确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，p为管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，b1、b2和b3为弯矩修正参数，M为弯矩，ML管道在未腐蚀条件下的极限弯矩。
5.一种复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取管道的腐蚀尺寸参数、外部荷载参数、及其在未腐蚀条件下的第一极限内压；
第一确定模块，用于根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；
第二确定模块，用于根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，所述管道在未腐蚀条件下的第一极限内压根据公式
Figure FDA0003801968230000022
得到；
其中，p0管道在未腐蚀条件下的第一极限内压，n为管道的幂硬化指数，t0为管道在未腐蚀条件下的壁厚，D0为管道在未腐蚀条件下的直径，σ′u为管道的极限拉伸强度。
6.如权利要求5所述的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置，其特征在于，所述根据所述腐蚀尺寸参数和所述第一极限内压，确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压，包括：
根据公式
Figure FDA0003801968230000023
确定所述管道在腐蚀条件下的第二极限内压；
其中，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，d为管道在腐蚀条件下的腐蚀深度，L为管道在腐蚀条件下的腐蚀长度，D为管道在腐蚀条件下的直径，t为管道在腐蚀条件下的壁厚，a、b和c为常数，p0管道在未腐蚀条件下的第一极限内压。
7.如权利要求5所述的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置，其特征在于，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，包括：
当外部荷载为轴向应力作用时，根据公式p＝plimit×(a1×σl+a2)确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，p为管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，a1和a2为轴向应力修正参数，σl为轴向应力。
8.如权利要求5所述的复杂荷载条件下腐蚀管道的极限内压预测装置，其特征在于，所述根据所述第二极限内压及所述外部荷载参数，确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，包括：
当外部荷载为弯矩作用时，根据公式
Figure FDA0003801968230000031
确定所述管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压；
其中，p为管道在腐蚀条件及复杂荷载条件下的第三极限内压，plimit为管道在腐蚀条件下的第二极限内压，b1、b2和b3为弯矩修正参数，M为弯矩，ML管道在未腐蚀条件下的极限弯矩。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108520135A (zh) * 2018-03-31 2018-09-11 大连理工大学 一种腐蚀管道Folias膨胀系数计算内压荷载的方法
CN110822294A (zh) * 2018-08-13 2020-02-21 中国石油化工股份有限公司 一种含腐蚀缺陷的海底管道结构弯曲失效评估方法

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腐蚀管道在内压和轴向压力影响下的弯曲破坏;高杰等;《海洋工程》;20161130(第06期);全文 *

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