【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天然气长输管道修复领域，涉及一种全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法及系统。
技术介绍
1、钢制环氧套筒修复技术是一种管道修复技术，主要用于石油天然气管道缝缺陷的修复。环氧套筒主要用于各类钢质管线缺陷的永久性修复。相较与紧贴钢管外壁直接焊接钢套筒的传统的修复工艺不同，环氧套筒修复不是紧贴钢管外壁，而是很宽松地套在管道上，与管道保持一定环隙，环隙两端用胶封闭，再在此封闭空间内灌注环氧树脂，构成复合套筒，待填充材料固化后与外部套筒共同作用传递应力，起到缺陷补强修复的作用，对管道缺陷进行补强。环氧钢套筒修复技术由于无需停输和在管壁上直接动火，故不存在动火引起的焊穿、焊接裂纹等风险，近年来受到了管道管理者的青睐。环氧套筒的优点：具有无需减压停输、带压修复、灵活性强等优点。
2、利用复合材料进行钢质管道修复补强的技术的主要思路是利用纤维材料在纤维方向的高强度特性，利用粘结树脂在服役管道外边包覆一个复合材料修复管道层，来恢复含缺陷管道的服役强度。其优点是不用在服役管道上进行焊接，避免了焊穿和发生氢脆、冷脆的风险性。复合材料补强技术已成为各个管道公司普遍接受的补强技术。
3、近年来，大口径干线管道环焊缝质量问题成为影响管道安全运行的重大问题，环氧套筒修复作为一种有效的修复方式被广泛的应用于大口径干线管道环焊缝缺陷修复领域。
4、现有的环氧钢套筒产品，只是按环氧钢套筒生产工艺的需求，将环氧钢套筒在生产厂进行了外观质量检测、套筒壁厚检测、套筒板材拼接焊缝无损检测、几何尺寸(外径、长度、椭圆度)
5、该类套筒修复环焊缝的一个重要基础工作是：如何从理论及数值模拟计算确定其修复的有效性，并进行套筒修复有效性的实物验证。这种验证必须在内压+轴向载荷、内压+弯曲等复合加载条件下进行多重验证，才可能对其适用范围和修复效果准确定义。受限于试验能力，目前大口径管道环氧套筒修复效果验证方法并未有报道，给在役管道的安全运行和完整性管理又带来了新的难题。因此开展典型工况下环氧套筒修复环焊缝能力的验证，以此明确环氧套筒的修复效果，指出适用的缺陷类型和地质工况，确定其修复效果，避免盲目使用造成风险隐患而引发安全事故。目前管道管理者对环氧套筒的性能、质量、修复效果和修复后服役状态没有明确的认识，尚无针对性的修复效果检验方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中管道管理者在应用环氧钢套筒修复管道时不能验证和对比产品有效性、可靠性的问题，提供一种全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法及系统。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术提出的一种全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，包括以下步骤：
4、对含有环焊缝缺陷的试验管道和修复的试验管道均进行轴向承载能力分析，获取轴向应力；
5、对含有环焊缝缺陷的试验管道和修复的试验管道均进行抗弯承载能力分析，获取爆破失效压力、空心圆管极惯性矩和最大弯矩；
6、根据轴向应力、爆破失效压力、空心圆管极惯性矩和最大弯矩，获取修复前试验管道和修复后试验管段的载荷提升率，实现环氧套筒的修复效果评估。
7、优选地，所述轴向应力δ的计算如下：
8、δ＝kf/s (1)
9、式中，k为修正系数；s为钢管截面积；f为轴向加载。
10、优选地，所述爆破失效压力pc0的计算如下：
11、
12、其中，ξ为失效压力折减系数；t为管道壁厚，单位为mm；d为管道外径，单位为mm；σu为材料抗拉极限强度；σy为材料屈服强度。
13、优选地，空心圆管极惯性矩i的计算如下：
14、
15、其中，d为管道外径，单位为mm；c为内外径之比。
16、优选地，试验管道所承受的最大弯矩σmax如下：
17、
18、其中，w为抗弯截面系数，单位为m3；m为试样所承受的弯矩，单位为kn.m。
19、优选地，试验管道所能加载的最大弯矩σmax大于管材屈服强度值，则试验管道弯曲失效。
20、优选地，抗弯截面系数w和试样所承受的弯矩m的表达式如下：
21、
22、其中，d为管道外径，单位为mm；c为内外径之比；
23、m＝fa (6)
24、其中，f为弯曲载荷；a为力臂，单位为m。
25、优选地，根据试样所承受的弯矩m和空心圆管极惯性矩i获取管道中间处的挠度值w，细化对环氧钢套筒的抗弯承载能力分析，表达式如下：
26、
27、其中，e为弹性系数。
28、优选地，所述提升率的表达式如下：
29、
30、其中，提升率与修复后效果成正比。
31、本专利技术提出的一种全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估系统，包括：
32、轴向载荷参数获取模块，所述轴向载荷参数获取模块用于对含有环焊缝缺陷的试验管道和修复的试验管道均进行轴向承载能力分析，获取轴向应力；
33、抗弯载荷参数获取模块，所述抗弯载荷参数获取模块用于对含有环焊缝缺陷的试验管道和修复的试验管道均进行抗弯承载能力分析，获取爆破失效压力、空心圆管极惯性矩和最大弯矩；
34、套筒修复评估模块，所述套筒修复评估模块用于根据轴向应力、爆破失效压力、空心圆管极惯性矩和最大弯矩，获取修复前试验管道和修复后试验管段的载荷提升率，实现环氧套筒的修复效果评估。
35、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
36、本专利技术提供一种全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，将含环焊缝缺陷试验管道和环氧套筒作为一个整体系统进行验证评价，以有效验证试验管道经环氧套筒修复前后的管道系统承载参数对比，量化评价环氧套筒修复效果，解决管道管理者在应用环氧钢套筒修复管道时如何去验证和对比产品有效性、可靠性问题。具体的，本专利技术对试验管道设计环焊缝，使一组管段不做任何修复、另一组管段采用钢制环氧套筒与炭纤维补强相结合的修复方式，分别施加弯曲载荷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，所述轴向应力δ的计算如下：
3.根据权利要求1所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，所述爆破失效压力Pc0的计算如下：
4.根据权利要求1所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，空心圆管极惯性矩I的计算如下：
5.根据权利要求1所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，试验管道所承受的最大弯矩σmax如下：
6.根据权利要求5所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，试验管道所能加载的最大弯矩σmax大于管材屈服强度值，则试验管道弯曲失效。
7.根据权利要求5所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，抗弯截面系数W和试样所承受的弯矩M的表达式如下：
8.根据权利要求7所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，根据试样所承受的弯矩M和
9.根据权利要求1所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，所述提升率的表达式如下：
10.一种全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，所述轴向应力δ的计算如下：
3.根据权利要求1所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，所述爆破失效压力pc0的计算如下：
4.根据权利要求1所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，空心圆管极惯性矩i的计算如下：
5.根据权利要求1所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评估方法，其特征在于，试验管道所承受的最大弯矩σmax如下：
6.根据权利要求5所述的全尺寸天然气管道环氧套筒修复效果评...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾鹏军，杨锋平，沈沉，姚欢，刘琰，王冠，黄磊，吕能，蒋承君，来建刚，陈磊磊，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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