申请/专利权人：中国石油天然气集团有限公司;中国石油天然气集团公司管材研究所

申请日：2021-04-29

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN113190789B

主分类号：G06F17/15

分类号：G06F17/15;F17D5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2021.08.17#实质审查的生效;2021.07.30#公开

摘要：本发明公开了一种输气管道裂纹扩展速度计算方法，包括以下步骤，步骤1，依据管道运行参数和钢管性能参数并结合回填土壤类型和回填土壤深度确定裂纹扩展阻力曲线，并确定气体减压波曲线；步骤2，对裂纹扩展阻力曲线和气体减压波曲线采用变时间步长的计算方法进行计算，得到管道中裂纹扩展速度随裂纹扩展距离的变化曲线，得到不同裂纹扩展距离处的裂纹扩展速度。引入了土壤回填深度和土壤类型参数，在计算时考虑了外部干涉因素对于裂纹扩展速度的影响，同时通过X80和X90管道全尺寸气体爆破试验回归计算得到了有效裂纹长度表达式。并且本发明采用变时间步长的计算方法，计算过程更加简单高效，计算结果准确性高。

主权项：1.一种输气管道裂纹扩展速度计算方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1，依据管道运行参数和钢管性能参数并结合回填土壤类型和回填土壤深度确定裂纹扩展阻力曲线，并确定气体减压波曲线；步骤2，对裂纹扩展阻力曲线和气体减压波曲线采用变时间步长的计算方法进行计算，得到管道中裂纹扩展速度随裂纹扩展距离的变化曲线；步骤1中，裂纹扩展阻力曲线公式如下： 式中，Vc表示裂纹扩展速度；R表示断裂阻力；σflow表示流变应力；P表示裂纹尖端动态压力；Pa表示止裂压力；K为回填土壤深度系数；c表示回填土壤类型系数；m表示回填常数；所述止裂压力Pa采用如下公式计算： 式中，MT为膨胀因子，取值3.33；E表示钢管弹性模量，取值为210×103MPa；Ceff表示有效裂纹长度；所述有效裂纹长度Ceff通过对全尺寸爆破试验数据进行回归计算得到，所述有效裂纹长度Ceff公式为：Ceff＝1.5×2r×t23式中，r为钢管半径，t为钢管壁厚；所述回填土壤深度系数K采用如下公式进行计算： 式中，h表示土壤回填深度，r表示钢管半径，t表示钢管壁厚；所述气体减压波曲线是通过管道温度、管道运行压力和输送气体组分由GERGBWRS状态方程确定；步骤2中，采用裂纹扩展阻力曲线和气体减压波曲线计算裂纹扩展速度的具体计算过程包括以下步骤，步骤2.1，设定初始裂纹长度L0＝Ceff；裂纹扩展初始时间T0＝L0Vm0；步骤2.2，裂纹长度L＝L0，时间T＝T0；步骤2.3，计算气体减压波速Vm＝LT；步骤2.4，在步骤1中的气体减压波曲线上得到气体减压波速Vm对应的裂尖压力P；步骤2.5，在步骤1中的裂纹扩展阻力曲线上，得到裂尖压力P对应得裂纹扩展速度Vc；步骤2.6，当裂纹扩展速度Vc不大于0时，则裂纹止裂，输出断裂速度Vc和裂纹扩展距离L的关系曲线，当裂纹扩展速度Vc大于0时，执行步骤2.7；步骤2.7，当裂纹扩展速度Vc不小于气体减压波速Vm时，则裂纹尖端压力无法释放，输出裂纹无法止裂；当裂纹扩展速度Vc小于气体减压波速Vm时，执行步骤2.8；步骤2.8，将裂纹扩展时间步长设定为dt＝dVmTVc-Vm；步骤2.9，裂纹扩展距离步长设定为dl＝Vmdt；步骤2.10，将裂纹扩展距离L，裂纹扩展速度Vc和裂纹扩展时间T保存于数组中；步骤2.11，设定裂纹扩展距离L＝L+dl，裂纹扩展时间T＝T+dt；步骤2.12，执行步骤2.3继续计算，直至输出断裂速度Vc和裂纹扩展距离L的关系曲线。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国石油天然气集团有限公司;中国石油天然气集团公司管材研究所 一种输气管道裂纹扩展速度计算方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD