[发明专利]管道剩余强度评估方法、装置、设备及可读存储介质

说明书

本发明提供一种管道剩余强度评估方法、装置、设备及可读存储介质，管道剩余强度评估方法包括：根据管道尺寸和点蚀簇信息，构建得到含点蚀簇的管道几何模型；构建得到管道剩余强度的有限元模型；采用弧长法对管道剩余强度的有限元模型进行求解，得到管道剩余强度；构建得到新的含点蚀簇的管道几何模型；以N个管道剩余强度组成管道剩余强度离散序列；计算管道剩余强度离散序列的均值、变异系数及预设分位点的管道剩余强度，以供对管道剩余强度进行评估。通过本发明，更好的量化评估了点蚀簇缺陷的随机特性，对含点蚀簇缺陷管道的剩余强度的评估更为准确，从而为海底管道的安全设计及运营维护策略的制定提供了可靠的理论依据。

技术领域

本发明涉及管道工程技术领域，尤其涉及一种管道剩余强度评估方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术

海底管道作为连接海底设施及陆上终端的介质，承担着运输油气资源的重要任务，具有高效、经济等优点，被视为海洋油气开发产业的“生命线”。海底管道在服役期内的安全性为油气资源平稳高效开发的必要条件，我国已经建设的海底管道分布广泛，工作区域横跨海洋腐蚀五个区带，腐蚀问题严重。相关统计资料表明，海底管道的腐蚀问题为引发海底管道失效事故的最主要原因，随着管道服役时间的增长，海底管道的腐蚀缺陷不断产生并充分发育，削减管道壁厚，降低其承载力，在工作内压荷载下，腐蚀缺陷将引起结构的应力集中，使管道发生爆破失效，最终引起原油泄漏甚至爆炸事故，带来严重经济损失及环境污染，因此，准确评估含腐蚀缺陷的管道在工作内压荷载下的剩余强度对保障其结构安全性具有重要意义。

受复杂海洋环境及微生物腐蚀作用，管道外表面常形成形状复杂的点蚀簇缺陷，其内部孔洞发育交错，几何特征具有强随机性。相关研究表明，点蚀簇缺陷的局部几何特征将影响管道在内压荷载下的应力应变分布及失效路径发展规律，进而影响其剩余强度，同时，点蚀簇缺陷常以群落的方式存在，临近点蚀簇缺陷间存在相互作用，进一步降低管道的结构承载力。然而，目前在对含点蚀簇缺陷管道的剩余强度的评估中，将点蚀簇缺陷简化为具有理想形状的矩形缺陷或椭圆形缺陷，以及将管道的剩余强度评估为单一确定值，这与点蚀簇缺陷的几何特征具有随机性的实际情况不相符合，从而导致对含点蚀簇缺陷管道的剩余强度的评估结果与实际情况产生较大偏差，不利于海底管道的安全设计及运营维护策略的制定。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种管道剩余强度评估方法、装置、设备及可读存储介质，旨在解决目前在对含点蚀簇缺陷管道的剩余强度的评估中，将点蚀簇缺陷简化为具有理想形状的矩形缺陷或椭圆形缺陷，以及将管道的剩余强度评估为单一确定值，这与点蚀簇缺陷的几何特征具有随机性的实际情况不相符合，从而导致对含点蚀簇缺陷管道的剩余强度的评估结果与实际情况产生较大偏差的技术问题。

第一方面，本发明提供一种管道剩余强度评估方法，所述管道剩余强度评估方法包括：

根据管道尺寸和点蚀簇信息，构建得到含点蚀簇的管道几何模型；

通过对含点蚀簇管道的几何模型进行有限元划分，并设置管道的材料属性和外部荷载，构建得到管道剩余强度的有限元模型；

采用弧长法对管道剩余强度的有限元模型进行求解，得到管道剩余强度；

构建得到新的含点蚀簇的管道几何模型，以新的含点蚀簇的管道几何模型作为含点蚀簇管道的几何模型，并返回所述通过对含点蚀簇管道的几何模型进行有限元划分，并设置管道的材料属性和外部荷载，构建得到管道剩余强度的有限元模型的步骤；

当得到N个管道剩余强度时，以N个管道剩余强度组成管道剩余强度离散序列，所述N为大于等于100的正整数；

计算管道剩余强度离散序列的均值、变异系数及预设分位点的管道剩余强度，以供对管道剩余强度进行评估。

可选的，所述管道尺寸包括管道外径、管道壁厚及管道长度，所述点蚀簇信息包括点蚀簇尺寸、点蚀簇类型及点蚀簇间距，所述根据管道尺寸和点蚀簇信息，构建得到含点蚀簇的管道几何模型包括：