用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法技术

本发明专利技术公开了一种用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法，包括以下步骤：1)计算待评价X80管道的荷载比，并计算待评价X80管道的韧性比，其中，待评价X80管道上设有环焊缝裂纹型缺陷；2)根据待评价X80管道的荷载比及韧性比在坐标系中绘制数据点；3)构建X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线，再将X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线插入到步骤2)中的坐标系中，再根据X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线与步骤2)中数据点的位置关系评价待评价X80管道的环焊缝裂纹型缺陷的剩余强度，该方法能够实现X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价。

Evaluation method for residual strength of crack defect of X80 pipe girth weld

The invention discloses a method for evaluation of X80 pipe girth weld crack residual strength, which comprises the following steps: 1) to evaluate the X80 pipeline calculation load ratio, and calculate the evaluation of X80 pipeline toughness ratio, which is provided with a ring weld crack to evaluate X80 pipeline; 2) according to the evaluation X80 pipeline load ratio and toughness than drawing data points in the coordinate system; 3) to evaluate the sample X80 curve construction pipeline critical failure, then evaluate the curve of sample X80 pipeline into the critical failure to step 2) in the coordinate system, according to the X80 pipeline girth weld sample critical failure assessment curve step 2) and the residual strength of weld crack location evaluation data points for the evaluation of the X80 pipeline, the evaluation method can realize the X80 pipeline girth weld crack residual strength.

【技术实现步骤摘要】
用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法
本专利技术属于管道设计制造
，涉及一种用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法。
技术介绍
环焊缝作为管道输送系统的薄弱环境，是最易发生失效的部位。2014年，中石油长庆油田、西部管道等企业相继发生多起油气管道环焊缝泄漏破裂事件，造成较为严重的负面社会影响和经济损失。2015年福建古雷PX爆炸事故调查报告显示，其直接原因也是管道环焊缝开裂。因此，保证油气管道环焊缝安全服役是管道运营相关各方的一项重要工作。对于X80输气管道，作为世界上在役天然气管线中钢材等级最高、服役压力最大、口径次大的管道，一旦出现泄漏破裂，后果完全不可接受。然而，由于在役X80环焊缝数量巨大，如西气东输二线干线全长4895千米，均为X80钢管，存在近41万道环焊缝。所有环焊缝均为人工半自动焊接，在施工条件、气候环境、工期等多种因素限制下，不可避免存在焊接缺陷，这些缺陷在服役过程中可能出现扩展。2014-2015年，西气东输二线首次内检测发现大量环焊缝异常，开挖检测后发现相当比例的缺陷，按照建设时期标准，属于超标缺陷。由于输量、投资、工期、环境等方面限制，不可能对发现的所有超标缺陷，进行维修或换管。因此需要对超标缺陷进行剩余强度评价(即安全评定)，对于评价可接受的缺陷，允许存在，而对于评价不可接受的缺陷，进行维修更换。对环焊缝缺陷的剩余强度评价，国外已经形成相关技术标准，国内也大多等同采用。但X80管材在世界范围内大规模使用时间不到10年，特别是X80螺旋焊管，只在中国使用。在钢管化学成分、制管工艺、环焊缝焊接工艺等方面，国内外情况并不一致，故焊接质量特别是断裂韧性不尽相同，因此国际上研究提出的剩余强度评价方法，特别是裂纹型缺陷的临界失效评估曲线，并不一定适合国产X80钢管和环焊缝。因此研究X80输气管道环焊缝的剩余强度评价方法，对于保证我国能源战略大通道的长周期安全运行，具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法，该方法能够实现X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价。为达到上述目的，本专利技术所述的用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法包括以下步骤：1)计算待评价X80管道的荷载比，并计算待评价X80管道的韧性比，其中，待评价X80管道上设有环焊缝裂纹型缺陷；2)根据待评价X80管道的荷载比及韧性比在坐标系中绘制数据点，其中，数据点的横坐标为待评价X80管道的荷载比，数据点的纵坐标为待评价X80管道的韧性比；3)构建X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线，再将X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线插入到步骤2)中的坐标系中，再根据X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线与步骤2)中数据点的位置关系评价待评价X80管道的环焊缝裂纹型缺陷的剩余强度。当步骤2)绘制的坐标点在X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线、坐标系的横坐标及坐标系的纵坐标围成的区域内时，则待评价X80管道的环焊缝裂纹型缺陷的剩余强度较强。当步骤2)绘制的坐标点不在X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线、坐标系的横坐标及坐标系的纵坐标围成的区域内时，则待评价X80管道的环焊缝裂纹型缺陷的剩余强度较弱。对X80管道环焊缝样品进行拉伸试验，并绘制X80管道环焊缝样品的应力-应变曲线，然后将X80管道环焊缝样品的应力-应变曲线转换为X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线。X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线的曲线方程为：其中，Lr为X80管道环焊缝样品的载荷比，Kr为X80管道环焊缝样品的韧性比。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法在具体操作时，采用对比的方法来评价X80管道环焊缝裂纹型缺陷的剩余强度，具体的，计算待评价X80管道的荷载比及韧性比，并以待评价X80管道的荷载比及韧性比为数据点；同时绘制X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线，并根据X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线与该数据点的关系对X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度进行评价，操作较为简单。进一步，本专利技术通过对X80管道环焊缝样品进行拉伸试验，从而得到X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线，使得到的临界失效评估曲线更接近于实际。附图说明图1为实施例一中得到的应力-真实应变曲线图；图2为实施例一中传统的临界失效评估曲线、本专利技术获得的临界失效评估曲线图以及实施例一种缺陷评价点的位置关系图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法包括以下步骤：1)计算待评价X80管道的荷载比，并计算待评价X80管道的韧性比，其中，待评价X80管道上设有环焊缝裂纹型缺陷；2)根据待评价X80管道的荷载比及韧性比在坐标系中绘制数据点，其中，数据点的横坐标为待评价X80管道的荷载比，数据点的纵坐标为待评价X80管道的韧性比；3)构建X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线，再将X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线插入到步骤2)中的坐标系中，再根据X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线与步骤2)中数据点的位置关系评价待评价X80管道的环焊缝裂纹型缺陷的剩余强度。当步骤2)绘制的坐标点在X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线、坐标系的横坐标及坐标系的纵坐标围成的区域内时，则待评价X80管道的环焊缝裂纹型缺陷的剩余强度较强。当步骤2)绘制的坐标点不在X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线、坐标系的横坐标及坐标系的纵坐标围成的区域内时，则待评价X80管道的环焊缝裂纹型缺陷的剩余强度较弱。对X80管道环焊缝样品进行拉伸试验，并绘制X80管道环焊缝样品的应力-应变曲线，然后将X80管道环焊缝样品的应力-应变曲线转换为X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线。X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线的曲线方程为：其中，Lr为X80管道环焊缝样品的载荷比，Kr为X80管道环焊缝样品的韧性比。实施例一假设X80管道环焊缝存在环向半椭圆内表面裂纹型缺陷，缺陷长度300mm、深度6.4mm，焊缝存在7mm错边。现有X80管道环焊缝规格为φ1219×18.4mm，运行压力12MPa，屈服强度555MPa，夏比冲击功60MPa。需要评价该含缺陷环焊缝剩余强度是否满足继续服役要求。1)计算含缺陷管道的载荷比Lr，得Lr值为0.800。2)计算含缺陷管道的韧性比Kr，得Kr值为0.793。3)以所述载荷比为横坐标、所述韧性比为纵坐标形成数据点，将所述数据点绘入坐标系中，如图2所示。4)在所述坐标系中绘入临界失效评估曲线，临界失效评估曲线公式见式(1)，形状如图2所示，其中，临界失效评估曲线的获取过程为：将实际X80环焊缝全焊缝拉伸试验，加工直径为5mm、平直段长度35mm的圆棒试样6件，试样长度方向与环焊缝环向一致，试样截面处于焊缝上(非母材)，进行拉伸试验，所得的真实应力-应变曲线典型如图1所示。依据API579-2007《服役适用性评价》公式其中，Lr为载荷比，Lr,max为Lr的最大取值，Kr为韧性比，E为X80环焊缝材料弹性模量，拉伸试验弹性段可计算得为200GPa，σy本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：1)计算待评价X80管道的荷载比，并计算待评价X80管道的韧性比，其中，待评价X80管道上设有环焊缝裂纹型缺陷；2)根据待评价X80管道的荷载比及韧性比在坐标系中绘制数据点，其中，数据点的横坐标为待评价X80管道的荷载比，数据点的纵坐标为待评价X80管道的韧性比；3)构建X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线，再将X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线插入到步骤2)中的坐标系中，再根据X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线与步骤2)中数据点的位置关系评价待评价X80管道的环焊缝裂纹型缺陷的剩余强度。

【技术特征摘要】
1.一种用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：1)计算待评价X80管道的荷载比，并计算待评价X80管道的韧性比，其中，待评价X80管道上设有环焊缝裂纹型缺陷；2)根据待评价X80管道的荷载比及韧性比在坐标系中绘制数据点，其中，数据点的横坐标为待评价X80管道的荷载比，数据点的纵坐标为待评价X80管道的韧性比；3)构建X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线，再将X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线插入到步骤2)中的坐标系中，再根据X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线与步骤2)中数据点的位置关系评价待评价X80管道的环焊缝裂纹型缺陷的剩余强度。2.根据权利要1所述的用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法，其特征在于，当步骤2)绘制的坐标点在X80管道环焊缝样品的临界失效评估曲线、坐标系的横坐标及坐标系的纵坐标围成的区域内时，则待评价X80管道的环焊缝裂纹型缺陷的剩余强度较强。3.根据权利要1所述的用于X80管道环焊缝裂纹型缺陷剩余强度的评价方法，其特征在于，当...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨锋平，高富超，罗金恒，黄忠胜，马卫锋，许光达，饶心，李丽锋，张良，张皓，阙永彬，任国琪，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11