金属管道剩余使用寿命的确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属管道剩余使用寿命的确定方法及装置，涉及管道防护领域。该方法可以获取金属管道的管道参数、放电因子、该金属管道上每个缺陷处的干扰电流的电流密度和允许腐蚀厚度阈值，并根据获取到的管道参数、放电因子、每个缺陷处的电流密度以及允许腐蚀厚度阈值，确定每个缺陷处的剩余寿命，进而可以根据至少一个缺陷处的剩余寿命，确定该金属管道的剩余使用寿命。本发明专利技术提供的方法在确定金属管道的剩余使用寿命时，综合考虑了金属管道的管道参数、放电因子、每个缺陷处的电流密度以及允许腐蚀厚度阈值，相对于相关技术中的经验式确定方法，本发明专利技术提供的方法所确定的剩余使用寿命的精度较高，确定的效率也较高。

【技术实现步骤摘要】
金属管道剩余使用寿命的确定方法及装置
本专利技术涉及管道防护领域，特别涉及一种金属管道剩余使用寿命的确定方法及装置。
技术介绍
特高压(UltraHighVoltage，UHV)一般是指±800千伏以上的电压。特高压直流输电技术由于容量大、损耗小、稳定性高以及成本较低等优点，在电力输送领域得到了广泛应用。特高压直流输电线路包括两个接地极和正负输电线。其中，该两个接地极埋在地下，在该特高压直流输电线路发生故障时，该两个接地极放电，从而会对该两个接地极邻近的金属管道造成一定的干扰，降低该金属管道的使用寿命。相关技术中，通常采用经验式确定方式对金属管道的寿命进行确定，并根据确定结果采取补救措施，确保金属管道的正常运行。其中，经验式确定是指根据以往金属管道的使用寿命推算当前的金属管道的使用寿命。但是，该经验式确定方法的确定精度较低。
技术实现思路
本专利技术提供了一种金属管道剩余使用寿命的确定方法及装置，可以解决相关技术中确定精度较低的问题。所述技术方案如下：一方面，提供了一种金属管道剩余使用寿命的确定方法，所述金属管道上存在至少一个缺陷处；所述方法包括：获取所述金属管道的管道参数，所述管道参数包括：管材的密度、管材的相对原子质量以及管材的价电子；获取所述金属管道上每个缺陷处的干扰电流的电流密度，所述干扰电流由直流输电线路的接地极产生；获取所述金属管道上每个缺陷处的允许腐蚀厚度阈值；根据所述直流输电线路的接地极对所述金属管道的平均放电时间，确定放电因子；对于每个所述缺陷处，根据所述管道参数、所述放电因子、所述缺陷处的电流密度以及允许腐蚀厚度阈值，确定每个所述缺陷处的剩余寿命，每个所述缺陷处的剩余寿命与所述管材的密度、所述管材的价电子、所述允许腐蚀厚度阈值以及所述放电因子正相关，与所述管材的相对原子质量以及所述电流密度负相关；根据至少一个缺陷处的剩余寿命，确定所述金属管道的剩余使用寿命。可选的，所述获取所述金属管道上每个缺陷处的干扰电流的电流密度，包括：对于每个缺陷处，获取所述缺陷处的上游电流和下游电流，所述上游电流向靠近所述缺陷处的方向流动，所述下游电流向远离所述缺陷处的方向流动；根据所述上游电流和所述下游电流的差值，以及所述缺陷处的缺陷面积，确定所述缺陷处的电流密度。可选的，所述金属管道上每个所述缺陷处的两侧分别设置有电流环，所述电流环与电流检测仪连接；对于每个缺陷处，所述获取所述缺陷处的上游电流和下游电流，包括：获取所述电流检测仪检测到的所述缺陷处的上游电流和下游电流。可选的，所述获取所述金属管道上每个缺陷处的允许腐蚀厚度阈值，包括：获取每个缺陷处的剩余壁厚；获取每个缺陷处安全运行的最小壁厚；对于每个缺陷处，将所述缺陷处的剩余壁厚与所述最小壁厚的差值确定为所述缺陷处的允许腐蚀厚度阈值。可选的，所述获取每个缺陷处安全运行的最小壁厚，包括：获取所述金属管道的最大运行压力、外径、最小屈服强度以及每个缺陷处的强度设计系数；对于每个缺陷处，根据所述最大运行压力、外径、最小屈服强度以及所述缺陷处的强度设计系数确定所述缺陷处的最小壁厚，所述最小壁厚与所述最大运行压力以及所述外径正相关，与所述最小屈服强度以及所述缺陷处的强度设计系数负相关。可选的，所述至少一个缺陷处中，第一缺陷处的最小壁厚Cmin满足：Cmin＝(P×D)/(2×δ×e)；其中，P为所述最大运行压力，D为所述外径，δ为所述最小屈服强度，e为所述第一缺陷处的强度设计系数；其中，所述第一缺陷处为所述至少一个缺陷处中的任一缺陷处。可选的，所述至少一个缺陷处中，第一缺陷处的剩余寿命T满足：T＝(ρ×F×n×K×Ccorr)/(M×i)；其中，ρ为所述管材的密度，F为法拉第常数、n为所述管材的价电子、K为所述放电因子，Ccorr为所述第一缺陷处的允许腐蚀厚度阈值，M为所述管材的相对原子质量，i为所述第一缺陷处的电流密度；其中，所述第一缺陷处为所述至少一个缺陷处中的任一缺陷处。可选的，所述根据至少一个缺陷处的剩余寿命，确定所述金属管道的剩余使用寿命，包括：将所述至少一个缺陷处的剩余寿命中，剩余寿命最短的确定为所述金属管道的剩余使用寿命。可选的，所述放电因子K满足：K＝(365×g)/t；其中，g为安全系数，g的范围为2至2.5，t为所述直流输电线路的平均放电时间，t的范围为6.5天至7.5天。另一方面，提供了一种金属管道剩余使用寿命的确定装置，所述金属管道埋设在地下，所述金属管道上存在至少一个缺陷处；所述装置包括：第一获取模块，用于获取金属管道的管道参数，所述管道参数包括：管材的密度、管材的相对原子质量、管材的价电子；第二获取模块，用于获取所述金属管道上每个缺陷处的干扰电流的电流密度，所述干扰电流由直流输电线路产生；第三获取模块，用于获取所述金属管道上每个缺陷处的允许腐蚀厚度阈值；第一确定模块，用于根据所述直流输电线路对所述金属管道的平均放电时间，确定放电因子；第二确定模块，用于对于每个所述缺陷处，根据所述管道参数、所述放电因子、所述缺陷处的电流密度以及允许腐蚀厚度阈值，确定每个所述缺陷处的剩余寿命，每个所述缺陷处的剩余寿命与所述密度、所述价电子、所述允许腐蚀厚度阈值以及所述放电因子正相关，与所述相对原子质量以及所述电流密度负相关；第三确定模块，用于根据至少一个缺陷处的剩余寿命，确定所述金属管道的剩余使用寿命。可选的，所述第二获取模块包括：第一获取子模块，用于对于每个缺陷处，获取所述缺陷处的上游电流和下游电流，所述上游电流向靠近所述缺陷处的方向流动，所述下游电流向远离所述缺陷处的方向流动；第一确定子模块，用于根据所述上游电流和所述下游电流的差值，以及所述缺陷处的缺陷面积，确定所述缺陷处的电流密度。可选的，所述金属管道上每个所述缺陷处的两侧分别设置有电流环，所述电流环与电流检测仪连接；所述第一获取子模块用于：获取所述电流检测仪检测到的所述缺陷处的上游电流和下游电流。可选的，所述第三获取模块，包括：第二获取子模块，用于获取每个缺陷处的剩余壁厚；第三获取子模块，用于获取每个缺陷处安全运行的最小壁厚；第二确定子模块，用于对于每个缺陷处，将所述缺陷处的剩余壁厚与所述最小壁厚的差值确定为所述缺陷处的允许腐蚀厚度阈值。可选的，所述第三获取子模块用于：获取所述金属管道的最大运行压力、外径、最小屈服强度以及每个缺陷处的强度设计系数；对于每个缺陷处，根据所述最大运行压力、外径、最小屈服强度以及所述缺陷处的强度设计系数确定所述缺陷处的最小壁厚，所述最小壁厚与所述最大运行压力以及所述外径正相关，与所述最小屈服强度以及所述缺陷处的强度设计系数负相关。可选的，所述至少一个缺陷处中，第一缺陷处的最小壁厚Cmin满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属管道剩余使用寿命的确定方法，其特征在于，所述金属管道埋设在地下，所述金属管道上存在至少一个缺陷处；所述方法包括：/n获取所述金属管道的管道参数，所述管道参数包括：管材的密度、管材的相对原子质量以及管材的价电子；/n获取所述金属管道上每个缺陷处的干扰电流的电流密度，所述干扰电流由直流输电线路的接地极产生；/n获取所述金属管道上每个缺陷处的允许腐蚀厚度阈值；/n根据所述直流输电线路的接地极对所述金属管道的平均放电时间，确定放电因子；/n对于每个所述缺陷处，根据所述管道参数、所述放电因子、所述缺陷处的电流密度以及允许腐蚀厚度阈值，确定每个所述缺陷处的剩余寿命，每个所述缺陷处的剩余寿命与所述管材的密度、所述管材的价电子、所述允许腐蚀厚度阈值以及所述放电因子正相关，与所述管材的相对原子质量以及所述电流密度负相关；/n根据至少一个缺陷处的剩余寿命，确定所述金属管道的剩余使用寿命。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属管道剩余使用寿命的确定方法，其特征在于，所述金属管道埋设在地下，所述金属管道上存在至少一个缺陷处；所述方法包括：
获取所述金属管道的管道参数，所述管道参数包括：管材的密度、管材的相对原子质量以及管材的价电子；
获取所述金属管道上每个缺陷处的干扰电流的电流密度，所述干扰电流由直流输电线路的接地极产生；
获取所述金属管道上每个缺陷处的允许腐蚀厚度阈值；
根据所述直流输电线路的接地极对所述金属管道的平均放电时间，确定放电因子；
对于每个所述缺陷处，根据所述管道参数、所述放电因子、所述缺陷处的电流密度以及允许腐蚀厚度阈值，确定每个所述缺陷处的剩余寿命，每个所述缺陷处的剩余寿命与所述管材的密度、所述管材的价电子、所述允许腐蚀厚度阈值以及所述放电因子正相关，与所述管材的相对原子质量以及所述电流密度负相关；
根据至少一个缺陷处的剩余寿命，确定所述金属管道的剩余使用寿命。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述金属管道上每个缺陷处的干扰电流的电流密度，包括：
对于每个缺陷处，获取所述缺陷处的上游电流和下游电流，所述上游电流向靠近所述缺陷处的方向流动，所述下游电流向远离所述缺陷处的方向流动；
根据所述上游电流和所述下游电流的差值，以及所述缺陷处的缺陷面积，确定所述缺陷处的电流密度。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属管道上每个所述缺陷处的两侧分别设置有电流环，所述电流环与电流检测仪连接；对于每个缺陷处，所述获取所述缺陷处的上游电流和下游电流，包括：
获取所述电流检测仪检测到的所述缺陷处的上游电流和下游电流。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述金属管道上每个缺陷处的允许腐蚀厚度阈值，包括：
获取每个缺陷处的剩余壁厚；
获取每个缺陷处安全运行的最小壁厚；
对于每个缺陷处，将所述缺陷处的剩余壁厚与所述最小壁厚的差值确定为所述缺陷处的允许腐蚀厚度阈值。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取每个缺陷处安全运行的最小壁厚，包括：
获取所述金属管道的最大运行压力、外径、最小屈服强度以及每个缺陷处的强度设计系数；
对于每个缺陷处，根据所述最大运行压力、外径、最小屈服强度以及所述缺陷处的强度设计系数确定所述缺陷处的最小壁厚，所述最小壁厚与所述最大运行压力以及所述外径正相关，与所述最小屈服强度以及所述缺陷处的强度设计...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐德志，陈宏健，谷坛，付勇，王坤，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11