[发明专利]埋地大直径油气管线环境荷载的测量系统和方法

说明书

本发明提供了一种埋地大直径油气管线环境荷载的测量系统和方法，所述测量方法采用切割的方式完全释放管道荷载，通过记录应变测点在切割前后的应变值，获得管道切割前后测试截面的应变分布规律，来实现埋地大直径油气管线环境荷载的测量。所述测量系统包括切割设备、应变传感器和数据采集仪，切割设备用于完成管道切割；应变传感器沿管道测试截面的周向设置，用于测量切割前后应变测点的应变值；数据采集仪与应变传感器连接，用于记录管道切割前后应变测点的应变值。本发明适用于承受复杂载荷区域的管道，对于大直径输油气钢管线，准确获得其地理环境荷载并进行评估，具有重大的安全意义。

技术领域

本发明涉及管道应力测量技术领域，具体来讲，涉及一种埋地大直径油气管线环境荷载的测量系统和一种埋地大直径油气管线环境荷载的测量方法。

背景技术

近年来，随着国家能源战略的不断推进，大直径输油气钢管线的铺设里程逐年增加。然而，随着管线使用年限的增长，由于管线铺设时的残余应力、管线地基变形、管体覆土不均匀沉降、管线自身老化损伤、突发自然灾害等因素的作用，导致输油气钢管线爆管及油气泄漏事故频发，严重阻碍了国家能源战略的推进并给管道周边人民群众的生产生活及生命财产带来巨大安全隐患。

目前，常见的管线应力测试方式可分为有损检测和无损检测，其区别就在于是否破坏金属管道。有损的应力检测如盲孔法、剖分法等，由于具有破坏性，限制了其在管道应力检测中的应用；此外，上述有损检测方法只能测量管壁单一方向受力状态，无法同时测量钢管管壁平面应力状态。应力的无损检测方法目前使用较为普遍，主要包括X射线衍射法、超声检测法等，但由于其对构件组成材料的高要求(各向同性、同质、细粒多晶材质等)，同时存在操作较为复杂、现场测试受环境因素影响大、单点测试时间过久、测量精度低等问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够实现埋地或复杂载荷管道荷载全面评价的埋地大直径油气管线环境荷载的测量系统和方法，以克服现有测试方法只能测量管壁单一方向受力状态，无法同时测量钢管管壁平面应力状态的缺陷。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种埋地大直径油气管线环境荷载的测量方法，所述测量方法采用切割的方式完全释放管道荷载，通过记录应变测点在切割前后的应变值，获得管道切割前后测试截面的应变分布规律，来实现埋地大直径油气管线环境荷载的测量。

在本发明的埋地大直径油气管线环境荷载的测量方法的一个示例性实施例中，所述测量方法可通过以下步骤实现：步骤1，针对待测试管道，确定切割面和测试截面；步骤2，在测试截面的周向上设置至少一个应变测点，并安装应变传感器；步骤3，沿所述切割面切割管道，以完全释放测试截面的端部约束，获取管道切割前和切割后的应变传感器数据；步骤4，分析管道载荷分布情况。

在本发明的埋地大直径油气管线环境荷载的测量方法的一个示例性实施例中，所述应变测点的数量可为4～32个，多个应变测点沿测试截面的周向等距设置。

在本发明的埋地大直径油气管线环境荷载的测量方法的一个示例性实施例中，所述切割面与所述测试截面彼此间隔开，并且间隔距离小于待测试管道的直径的2倍。

在本发明的埋地大直径油气管线环境荷载的测量方法的一个示例性实施例中，每个应变测点上可设置至少一组应变传感器，每组应变传感器可包括3个应变片和/或1个应变计，其中，3个应变片分别沿着水平方向、竖直方向、以及与水平呈预定角度方向设置。

在本发明的埋地大直径油气管线环境荷载的测量方法的一个示例性实施例中，所述步骤4可包括：基于所述应变传感器数据，获得管道切割前后测试截面的应变分布规律；计算测试截面的荷载组成；评估管道的环境荷载情况。