[发明专利]一种油气管道下沟许用应力的计算方法

摘要

本发明公开了一种油气管道下沟许用应力的计算方法，该方法包括：从防止管材屈服、环焊缝断裂和管道局部屈曲方面确定油气管道下沟轴向应力许用值，综合考虑了上述管道下沟过程中的管材屈服控制、环焊缝断裂控制和管道局部屈曲控制因素，形成管道下沟许用应力的数学模型。本发明的有益效果为：实施方式简单，全面考虑了管道下沟过程中的危险因素，能得到合乎使用的油气管道下沟许用应力，易被广大油气管道设计和施工人员掌握，可广泛应用于油气管道设计和施工领域。

主权项

1.一种油气管道下沟许用应力的计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：计算环焊缝断裂临界轴向应力σat：σat＝min{σat1,σat2}   (1)σat1为下面隐式方程(2)的解；σat2采用式(3)计算；式中，σc为塑性失稳应力，dn为J积分的CTOD转换因子，a为环焊缝缺陷高度，Fb为与α、β和η相关的参数，α为径厚比，β为环焊缝缺陷长度与管道横截面周长之比，η为环焊缝缺陷高度与壁厚之比，ν为管材泊松比，δmat为CTOD韧性，E为管材弹性模量，σf为管材流变应力，σs为管材最小屈服强度SMYS；其中，α采用式(4)计算；α＝D/t   (4)式中，D为管道外径，t为管道壁厚；β采用式(5)计算；式中，c为环焊缝缺陷半长；η采用式(6)计算；η＝a/t   (6)σc采用式(7)计算；Fb采用式(8)计算；其中，m1＝‑0.00985‑0.163η‑0.345η2，m2＝‑0.00416‑2.18η+0.155η2，dn采用式(9)计算；式中，n为管材应变硬化指数；n采用式(10)计算；其中，εt＝‑0.000254σs+0.22，式中，εt为管材均匀应变，Y/T为管材的屈强比；σf采用式(11)或式(12)计算式中，σT为管材最小抗拉强度SMTS；步骤2：计算管道局部屈曲临界压缩应力σac，σac为下面隐式方程(13)的解：f(σac)＝εac   (13)式中，f(σac)为工程用管材轴向应力应变曲线方程，εac为管道局部屈曲临界压缩应变；其中，εac采用式(14)或式(15)计算；式中，D为管道外径，t为管道壁厚；步骤3：根据步骤1计算得到的环焊缝断裂临界轴向应力σat和步骤2计算得到的管道局部屈曲临界压缩应力σac，采用式(16)计算油气管道下沟许用应力[σ]，式中，为安全系数，σ_s为管材最小屈服强度，σ_at为环焊缝断裂临界轴向应力，σ_ac为管道局部屈曲临界压缩应力。