一種腐蝕管道可靠度確定方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣管道系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種腐蝕管道可靠度確定方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 腐蝕是造成管道失效最主要的原因之一，國(guó)內(nèi)外已就腐蝕管道的破壞機(jī)理與極限 承載力開(kāi)展了大量的研究工作，多以確定性研究為主，即采用目前國(guó)際上成熟的標(biāo)準(zhǔn)（如 ASME B31G、DNV-RP-F101、RSTRENG 0.85dL等）或是數(shù)值模擬方法求腐蝕管道極限承載力 的解析解或數(shù)值解。但由于腐蝕缺陷尺寸、管材性能參數(shù)、管道運(yùn)行工況等影響管道應(yīng)力的 因素呈現(xiàn)綜合隨機(jī)特性，要計(jì)算這些不確定性因素就需要引進(jìn)可靠性概率方法。
[0003] 目前針對(duì)腐蝕管道的可靠性分析，主要運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)與數(shù)理解析等數(shù)學(xué)工具對(duì)腐 蝕管道可靠性進(jìn)行定量分析。其中，概率統(tǒng)計(jì)方法受限于統(tǒng)計(jì)樣本的數(shù)量，故而存在著對(duì)腐 蝕管道可靠性的確定不夠準(zhǔn)確的技術(shù)問(wèn)題；而數(shù)理解析方法在模型簡(jiǎn)化過(guò)程中往往忽略了 缺陷之間的相關(guān)性及管土間的相互作用，故而也不能準(zhǔn)確的確定出腐蝕管道的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供腐蝕管道可靠度確定方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)腐蝕管道的可 靠性確定不夠準(zhǔn)確的技術(shù)問(wèn)題。
[0005] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種腐蝕管道可靠度確定方法，包括：
[0006] 步驟Sl :確定所述管道中的第一管段的腐蝕缺陷尺寸模型，所述腐蝕缺陷尺寸模 型中包含所述第一管段的腐蝕缺陷信息；
[0007] 步驟S2 :確定所述第一管段的壓力載荷模型，所述壓力載荷模型中包含所述第一 管段所受到的壓力大小的概率分布；
[0008] 步驟S3 :從所述腐蝕缺陷尺寸模型采用隨機(jī)不重復(fù)缺陷抽樣方式抽取任一腐蝕 缺陷，基于所述第一管段的材料屬性、幾何尺寸建立包含被抽取的腐蝕缺陷的腐蝕管道有 限元模型；
[0009] 步驟S4 :基于所述第一管段的土壤的材料屬性、所述幾何尺寸、所述第一管段的 埋深建立所述第一管段的土壤有限元模型；
[0010] 步驟S5 :將所述腐蝕管道有限元模型與所述土壤有限元模型進(jìn)行裝配獲得裝配 豐旲型；
[0011] 步驟S6 :將所述裝配模型進(jìn)行劃分獲得單元模型；
[0012] 步驟S7 :設(shè)定所述單元模型中所述第一管段與土壤之間的接觸關(guān)系；
[0013] 步驟S8 :基于步驟S2所建立的壓力載荷模型對(duì)所述被抽取的腐蝕缺陷進(jìn)行失效 模擬，確定出所述被抽取的腐蝕缺陷的失效概率值；
[0014] 步驟S9 :重復(fù)所述步驟S3至步驟S8,進(jìn)而獲取所述第一腐蝕管道所包含的N個(gè)腐 蝕缺陷所對(duì)應(yīng)的N失效概率值Pf，N為正整數(shù)，f為1至N的整數(shù)；并基于N個(gè)P f計(jì)算獲得 所述第一管段的可靠度。
[0015] 可選的，所述基于步驟S2所建立的壓力載荷模型對(duì)所述被抽取的腐蝕缺陷進(jìn)行 失效模擬，確定出所述被抽取的腐蝕缺陷的失效概率值，具體包括：
[0016] 基于所述壓力載荷模型以及所述單元模型確定出對(duì)應(yīng)的腐蝕缺陷的失效壓力 值；
[0017] 判斷所述失效壓力值是否小于預(yù)設(shè)壓力值，所述預(yù)設(shè)壓力值為所述第一管段設(shè)計(jì) 最高壓力值；
[0018] 在所述失效壓力值小于所述預(yù)設(shè)壓力值時(shí)，確定所述被抽取的腐蝕缺陷沒(méi)有失 效；
[0019] 否則，確定所述被抽取的腐蝕缺陷失效；
[0020] 重復(fù)上述步驟k次，確定出所述被抽取的腐蝕缺陷的失效次數(shù)；
[0021] 基于所述腐蝕缺陷的失效次數(shù)除以k即確定出所述被抽取的腐蝕缺陷的失效概 率值。
[0022] 可選的，通過(guò)以下公式計(jì)算所述第一管段的可靠度：
[0024] 其中，R表示所述可靠度；
[0025] P1表示失效概率值，i為1至η的整數(shù)。
[0026] 可選的，所述第一管段的材料屬性具體包括：所述第一管段的管道材質(zhì)、管材的彈 性模量、泊松比、密度、應(yīng)力-應(yīng)變參數(shù)等參數(shù)中的至少一種屬性；
[0027] 所述第一管段的幾何尺寸具體包括：所述第一管段的管道外徑、壁厚至少一種參 數(shù)。
[0028] 可選的，所述土壤的材料屬性包括：彈性模型、泊松比、密度、粘聚力、內(nèi)摩擦角和 摩擦因數(shù)中的至少一種屬性。
[0029] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種腐蝕管道可靠度確定裝置，包括：
[0030] 第一確定模塊，用于確定所述管道中的第一管段的腐蝕缺陷尺寸模型，所述腐蝕 缺陷尺寸模型中包含所述第一管段的腐蝕缺陷信息；
[0031] 第二確定模塊，用于確定所述第一管段的壓力載荷模型，所述壓力載荷模型中包 含所述第一管段所受到的壓力大小的概率分布；
[0032] 第一建立模塊，用于從所述腐蝕缺陷尺寸模型采用隨機(jī)不重復(fù)缺陷抽樣方式抽取 任一腐蝕缺陷，基于所述第一管段的材料屬性、幾何尺寸建立包含被抽取的腐蝕缺陷的腐 蝕管道有限元模型；
[0033] 第二建立模塊，用于基于所述第一管段的土壤的材料屬性、所述幾何尺寸、所述第 一管段的埋深建立所述第一管段的土壤有限元模型；
[0034] 裝配模塊，用于將所述腐蝕管道有限元模型與所述土壤有限元模型進(jìn)行裝配獲得 裝配模型；
[0035] 劃分模塊，用于將所述裝配模型進(jìn)行劃分獲得單元模型；
[0036] 第三確定模塊，用于設(shè)定所述單元模型中所述第一管段與土壤之間的接觸關(guān)系；
[0037] 模擬模塊，用于基于所述壓力載荷模型對(duì)所述被抽取的腐蝕缺陷進(jìn)行失效模擬， 確定出所述被抽取的腐蝕缺陷的失效概率值；
[0038] 計(jì)算模塊，用于獲取所述第一腐蝕管道所包含的N個(gè)腐蝕缺陷所對(duì)應(yīng)的N失效概 率值Pf，N為正整數(shù)，f為1至N的整數(shù)；并基于N個(gè)P f計(jì)算獲得所述第一管段的可靠度。
[0039] 可選的，所述模擬模塊，具體包括：
[0040] 基于所述壓力載荷模型以及所述單元模型確定出對(duì)應(yīng)的腐蝕缺陷的失效壓力 值；
[0041] 判斷所述失效壓力值是否小于預(yù)設(shè)壓力值，所述預(yù)設(shè)壓力值為所述第一管段設(shè)計(jì) 最高壓力值；
[0042] 在所述失效壓力值小于所述預(yù)設(shè)壓力值時(shí)，確定所述被抽取的腐蝕缺陷沒(méi)有失 效；
[0043] 否則，確定所述被抽取的腐蝕缺陷失效；
[0044] 重復(fù)上述步驟k次，確定出所述被抽取的腐蝕缺陷的失效次數(shù)；
[0045] 基于所述腐蝕缺陷的失效次數(shù)除以k即確定出所述被抽取的腐蝕缺陷的失效概 率值。
[0046] 可選的，所述計(jì)算模塊用于通過(guò)以下公式計(jì)算所述第一管段的可靠度：
[0048] 其中，R表示所述可靠度；
[0049] P1表示失效概率值，i為1至η的整數(shù)。
[0050] 可選的，所述第一管段的材料屬性具體包括：所述第一管段的管道材質(zhì)、管材的彈 性模量、泊松比、密度、應(yīng)力-應(yīng)變參數(shù)等參數(shù)中的至少一種屬性；
[0051] 所述第一管段的幾何尺寸具體包括：所