一种腐蚀钢制管道外压临界弹塑性屈曲压力计算方法技术

一种腐蚀钢制管道外压临界弹塑性屈曲压力计算方法，其属于深海油气开发、生产和运输的技术领域。该方法在壳体理论的基础上，考虑钢制管道局部腐蚀缺陷中曲面半径、腐蚀深度及管道的弹塑性材料性质，推导出腐蚀管道的临界弹塑性屈曲压力计算方程。在考虑了钢制腐蚀管道存在一种内深度不同的局部腐蚀缺陷情况的基础上，推导出腐蚀管道临界外压计算方法；并通过与以往试验数据的对比，结果较为准确，证明了该计算方法的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种腐蚀钢制管道外压临界弹塑性屈曲压力计算方法
本专利技术涉及一种腐蚀钢制管道外压临界弹塑性屈曲压力计算方法，其属于深海油气开发、生产和运输的

技术介绍
随着深海油气资源的大量开发，深海管道的需求量也逐步增加。而随着科技的进步，资源开采逐步向更深的海域发展，这就要求管道能够承受更大的外部压力。在深海复杂环境中，管道会受到海水以及内部运输物质的腐蚀，从而形成内外不同深度的腐蚀缺陷。而腐蚀会降低海底管道的外压承载力，从而导致管道更加容易发生局部屈曲甚至倒塌。因此，如何准确预测腐蚀管道在承受高外压荷载时的屈曲压力将成为得到合理的管道失效模式以及评价标准的重要影响因素。国内外大量学者已经对此进行了大量的研究，但是目前，还没有腐蚀缺陷位于管道径向任意位置时的外压弹塑性屈曲压力分析公式。
技术实现思路
本专利技术为弥补深海腐蚀管道外压承载力方面的研究技术的不足，在考虑了缺陷尺寸、管道径厚比以及材料参数等一系列参数影响的前提下，提供了一种腐蚀钢制管道外压临界弹塑性屈曲压力计算方法，提高了腐蚀管道临界弹塑性屈曲外压计算的准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腐蚀钢制管道外压临界弹塑性屈曲压力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在考虑钢制管道腐蚀缺陷中曲面半径、局部腐蚀处的腐蚀深度以及钢材的弹塑性性质的影响的基础上，得到腐蚀管道临界外压计算方法：/nA、基于壳体理论，将管道的变形简化为二维问题，即管道的变形发生在其横截面平面内；忽略管道截面中性线的延长；/nB、壳体理论的外压屈曲控制方程为：/n

【技术特征摘要】
1.一种腐蚀钢制管道外压临界弹塑性屈曲压力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
在考虑钢制管道腐蚀缺陷中曲面半径、局部腐蚀处的腐蚀深度以及钢材的弹塑性性质的影响的基础上，得到腐蚀管道临界外压计算方法：
A、基于壳体理论，将管道的变形简化为二维问题，即管道的变形发生在其横截面平面内；忽略管道截面中性线的延长；
B、壳体理论的外压屈曲控制方程为：



其中，Ru为完好管道的中曲面半径，tu为完好管道的壁厚；w为管道中曲面径向位移，w0为管道微小初始变形引起的初始微小径向位移；M0为管道微小初始变形引起的微小初始弯矩；θ为角度；p为外压；E为弹性模量；
C、当管道内外表面存在腐蚀缺陷时，缺陷处的壁厚以及中曲面半径发生变化，则腐蚀管道的外压屈曲控制方程变为：



其中，-θc≤θ≤θc



其中，θc≤θ≤2π-θc
其中，wc为腐蚀区域的径向位移，wu为完整区域的径向位移，di表示管道内部腐蚀缺陷深度，de表示管道外部腐蚀缺陷深度；θc为缺陷半周向范围角；
Et表示切线模量，切线模量Et表示为



其中，σ为单轴应力，ε为单轴应变；σy为屈服应力，εy为屈服应变；β是硬化参数；
D、式(2)和(3)的解为



其中，-θc≤θ≤θc



其中，θc≤θ≤2π-θc



考虑到管道模型的对称性、连续性以及中面不可拉伸性质，边界条件可以表示为：












wc|θ＝0=w0(10)
将公式(4)、(5)带入公式(6)可以得到
A1＝0(11)
B1=B2tank2π(12)
将公式(11)和(12)带入公式(4)和(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海盛，武行，李昕，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21