一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法技术

本发明专利技术涉及一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法，包括：获取预测所需的椭圆管道和机械连接器紧配合件的基础参数，根据椭圆管道和机械连接器紧配合件的基础参数计算预测所需的间接参数，将预测所需的基础参数和间接参数带入修复连接安装载荷预测公式计算获得椭圆管道修复连接安装载荷。相对于现有技术，本发明专利技术是半经验公式预测方法，显著节省经济成本和时间成本，对管道钢级和管径级别具有普适性，同时，本发明专利技术即可解决端头部分椭圆化管道修复连接安装载荷预测问题，也可解决常规椭圆截面管道与圆筒类结构过盈安装载荷预测问题。截面管道与圆筒类结构过盈安装载荷预测问题。截面管道与圆筒类结构过盈安装载荷预测问题。

【技术实现步骤摘要】
一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法


[0001]本专利技术属于管道修复安装
，具体地，涉及一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法。

技术介绍

[0002]管道作为油气运输的主动脉，保障其结构安全是油气顺利开发的关键。在复杂环境载荷的影响下管道不可避免地会发生穿孔和破裂，机械连接器修复技术可以很好地解决管道严重破裂的情况。这项技术需要先切掉破裂部分管道，替换的新管段通过两个机械连接器与两侧旧管道端头连接。
[0003]管道与机械连接器之间稳定可靠的连接主要依赖于过盈配合，通过机械连接器紧配合件的内半径小于管道的外直径，强制轴向拖拽安装形成。然而，由于制造误差、不对称载荷和修复切割等，管道会产生端头椭圆化，致使椭圆管道和机械连接器之间的过盈配合更为常见。
[0004]为保证修复安装过程顺利实施，通常需要快速预测安装载荷。目前，椭圆管道与机械连接器的过盈安装载荷预测问题，通常只能通过实验室拖拽试验和有限元数值模拟两种方法解决，实验室拖拽试验方法成本大、周期长、工况适应性差，有限元数值模拟方法相对试验方法成本稍小、周期稍短，但工况适应性也差，不同修复管道工况必须重新建模计算。因此，亟需一种快速、通用、低成本的椭圆管道与机械连接器过盈安装载荷预测方法。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法，椭圆管道与机械连接器修复连接过程是过盈拖拽安装，修复连接安装载荷预测方法包括以下步骤：
[0008]1)获取预测所需的椭圆管道和机械连接器紧配合件的基础参数，包括：椭圆管道外直径大径D
max
，单位：mm；椭圆管道外直径小径D
min
，单位：mm，椭圆管道壁厚t，单位：mm，椭圆管道材料弹性模量E
p
，单位：MPa，椭圆管道材料泊松比μ
p
，机械连接器紧配合件外直径D
c
，单位：mm，机械连接器紧配合件内直径d
c
，单位：mm，机械连接器紧配合件材料弹性模量E
c
，MPa，机械连接器紧配合件材料泊松比μ
c
，机械连接器紧配合件的连接紧配合段长度为l
f
，单位：mmμ
f
，为滑动摩擦系数，钢材与钢材的摩擦系数可取0.15。
[0009]2)根据椭圆管道和机械连接器紧配合件的基础参数计算预测所需的间接参数，包括：椭圆管道等效外直径D
e
，按照如下公式计算：
[0010]D
e ＝ (D
max + D
min
)/2 (1)
[0011]其中，D
e
为椭圆管道等效外直径，mm；D
max
为椭圆管道外直径大径，mm；D
min
为椭圆管道外直径小径，mm。
[0012]3)将预测所需的基础参数和间接参数带入修复连接安装载荷预测公式计算获得
椭圆管道修复连接安装载荷，修复连接安装载荷预测公式如下：
[0013][0014]其中，F为椭圆管道与机械连接器的修复连接安装载荷，N；D
e
为椭圆管道等效外直径，mm；D
c
为机械连接器紧配合件外直径，mm；椭圆管道壁厚t，mm；d
c
为机械连接器紧配合圆筒件内直径，mm；E
p
为椭圆管道的弹性模量，MPa；μ
p
为椭圆管道的泊松比，mm；E
c
为机械连接器紧配合件的弹性模量，MPa；μ
c
为机械连接器紧配合件的泊松比；l
f
为机械连接器紧配合件的连接紧配合段长度，mm；μ
f
为滑动摩擦系数，钢材与钢材的摩擦系数可取0.15。
[0015]优选的，本专利技术一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法，椭圆管道与机械连接器修复连接过程是过盈拖拽安装，椭圆管道截面或连接端头部分截面为椭圆环，机械连接器紧配合件为机械连接器中与椭圆管道安装形成过盈紧配合连接的圆筒类构件，其截面为圆环，机械连接器紧配合件在椭圆管道外侧，机械连机器内直径小于椭圆管道的等效外直径。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：
[0017](1)本专利技术所述一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法提供了一种简单的半经验公式预测方法，输入椭圆管道和连接器的几何参数和材料参数即可快速算术计算出安装载荷，相比实验室拖拽试验方法和有限元数值模拟方法经济成本和时间成本节省显著。
[0018](2)本专利技术所述的一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法未对需要修复连接的管道钢级和管径级别进行限制，对管道修复工况具有通用性和普适性。
[0019](3)本专利技术所述的一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法即可以解决连接端头部分椭圆化管道的修复连接安装载荷预测问题，也可以用于解决截面为椭圆环的椭圆管道与圆筒类结构过盈安装载荷预测问题。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法的示意图。
[0021]图2为本专利技术椭圆管道与机械连接器的过盈连接关系的示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0023]如图1
‑
2所示，本专利技术提供一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0024]1)获取预测所需的椭圆管道和机械连接器紧配合件的基础参数，包括：椭圆管道外直径大径D
max
，单位：mm；椭圆管道外直径小径D
min
，单位：mm，椭圆管道壁厚t，单位：mm，椭圆管道材料弹性模量E
p
，单位：MPa，椭圆管道材料泊松比μ
p
，机械连接器紧配合件外直径D
c
，单位：mm，机械连接器紧配合件内直径d
c
，单位：mm，机械连接器紧配合件材料弹性模量E
c
，MPa，机械连接器紧配合件材料泊松比μ
c
，机械连接器紧配合件的连接紧配合段长度为l
f
，单位：mm，滑动摩擦系数μ
f
，钢材与钢材的摩擦系数可取0.15。
[0025]2)根据椭圆管道和机械连接器紧配合件的基础参数计算预测所需的间接参数，包括：椭圆管道等效外直径D
e
，按照如下公式计算：
[0026]D
e ＝ (D
max + D
min
)/2 (1)
[0027]其中，D
e
为椭圆管道等效外直径，mm；D
max
为椭圆管道外直径大径，mm；D
min
为椭圆管道外直径小径，mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种椭圆管道修复连接安装载荷预测方法，其特征在于，椭圆管道与机械连接器修复连接过程是过盈拖拽安装，其修复连接安装载荷预测方法包括以下步骤：1)获取预测所需的椭圆管道和机械连接器紧配合件的基础参数；2)根据椭圆管道和机械连接器紧配合件的基础参数计算预测所需的间接参数；3)将预测所需的基础参数和间接参数带入修复连接安装载荷预测公式计算获得椭圆管道修复连接安装载荷。2.权利要求1所述的椭圆管道、机械连接器紧配合件，其特征在于，椭圆管道截面或连接端头部分截面为椭圆环，机械连接器紧配合件为机械连接器中与椭圆管道安装形成过盈紧配合连接的圆筒类构件，其截面为圆环，二者的位置关系是机械连接器紧配合件在椭圆管道外侧，二者的过盈关系是机械连接器紧配合件内直径小于椭圆管道的等效外直径。3.权利要求1所述的预测所需的椭圆管道和机械连接器紧配合件的基础参数，其特征在于，包括：椭圆管道外直径大径D
max
，单位：mm；椭圆管道外直径小径D
min
，单位：mm，椭圆管道壁厚t，单位：mm，椭圆管道材料弹性模量E
p
，单位：MPa，椭圆管道材料泊松比μ
p
，机械连接器紧配合件外直径D
c
，单位：mm，机械连接器紧配合件内直径d
c
，单位：mm，机械连接器紧配合件材料弹性模量E
c
，MPa，机械连接器紧配合件材料泊松比μ
c
，机械连接器紧配合件的连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宇光，贺娅娅，甄莹，孙晓瑜，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：