【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管道修复，具体涉及一种异型b型套筒结构尺寸设计方法。
技术介绍
1、在石油开采、输送及生产炼化过程中，通常需要借助输送管道(以下简称管道)完成石油、天然气、成品油、液化石油气等物质的转移、输送。管道的完整性和可靠性是保障输送过程稳定可靠运行的基础。在实际使用的过程中，管道受外部载荷等因素影响易发生管体变形，甚至会出现褶皱、屈曲等缺陷，影响管道安全运行。
2、目前，对于出现管体变形的管道，可以采用b型套筒或钢制环氧套筒进行修复。其中，异型b型套筒可以修复管道的各类缺陷，例如：腐蚀、裂纹、扭曲或压痕(在环向和轴向)、不规则焊道等。具体的，异型b型套筒能修复的管道管壁平均深度达管道壁厚的80％,最大深度可达90％，扭曲变形达管径的9％,管壁缺损和裂纹达壁厚12％的各类管道。因此，异型b型套筒被广泛的应用于缺陷管道的修复补强中。
3、为了实现对缺陷管道的修复效果，异型b型套筒的尺寸需要与管道缺陷形状、尺寸相符。但是，针对异型b型套筒修复管道的褶皱、屈曲缺陷(例如较大错边缺陷)等缺陷时，现有的相关技术无法快速确定异型b型套筒的尺寸以满足管道修复的需要，从而导致异型b型套筒的尺寸设计效率低。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对异型b型套筒修复管道的褶皱、屈曲缺陷等缺陷时，异型b型套筒的尺寸设计效率低。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种异型b型套筒结构尺寸设计方法。具体采用如下技术方案：
3、本专利技术提
4、该方法中，针对异型b型套筒修复缺陷管道的褶皱、屈曲缺陷等缺陷时，在确定缺陷管道的缺陷类型为预设类型中的一个，以及缺陷管道的缺陷尺寸小于或者等于第一修复尺寸的情况下，可以根据套筒类型建立对应的异型b型套筒的三维模型，并采用限元分析法和多目标遗传优化方法对三维模型进行参数优化，从而能够快速确定异型b型套筒的结构尺寸，进而提高异型b型套筒的尺寸设计效率。
5、在一种可选择的实现方式中，上述第一修复尺寸的确定方法具体包括：首先，通过全参数化法建立缺陷管道的三维模型。然后，根据缺陷管道的三维模型，通过有限元分析法确定在临界压力下，缺陷管道中缺陷的尺寸，作为第一修复尺寸。在本实现方式中，能够快速有效地确定出第一修复尺寸，以便于提高异型b型套筒的尺寸设计效率。
6、在一种可选择的实现方式中，上述临界压力为缺陷管道允许带压施焊的压力，临界压力的表达式为：
7、
8、其中，p用于表示临界压力，σs用于表示缺陷管道的最小屈服极限，t用于表示缺陷管道的焊接处管道壁厚，c用于表示焊接的壁厚修正量，d1用于表示缺陷管道的管道外径，f用于表示安全系数。这样，能够提高通过异型b型套筒对缺陷管道进行修复施工作业时的安全性。
9、在一种可选择的实现方式中，异型b型套筒包括：大端筒段和小端筒段，大端筒段和小端筒段之间通过过渡筒段连接。上述套筒类型包括：第一类型，第一类型对应的过渡筒段的纵向剖面图由大端筒段向小端筒段依次为：直线、圆弧线、斜线、圆弧线、直线。在套筒类型为第一类型的情况下，通过有限元分析法和多目标遗传优化方法对异型b型套筒的三维模型进行参数优化，确定异型b型套筒的结构尺寸，包括：首先，确定异型b型套筒的第一优化参数，第一优化参数包括：大端筒段的直边长度、小端筒段的直边长度、大端筒段与过渡筒段的转角半径以及小端筒段与过渡筒段的转角半径。然后，通过控制变量法、正交试验法和多目标遗传优化方法对第一优化参数进行参数优化，输出异型b型套筒的结构尺寸，异型b型套筒的结构尺寸包括优化后的第一优化参数。在本实现方式中，能够实现对第一类型，即南瓜型异型b型套筒的结构尺寸。
10、在一种可选择的实现方式中，优化后的第一优化参数满足第一约束条件，第一约束条件对应的目标函数包括：min(stressratio)；min(stressmax)；min(stressavg)；max(stressmin)。其中，min()用于表示取最小值，max()用于表示取最大值，stressratio用于表示应力集中因子，应力集中因子为异型b型套筒的最大冯米塞斯vonmises应力与异型b型套筒的最小vonmises应力的比值；stressmax用于表示异型b型套筒的最大vonmises应力，stressavg用于表示异型b型套筒的平均vonmises应力，stressmin用于表示异型b型套筒的最小vonmi ses应力。最大vonmi ses应力、平均vonmi ses应力、最小vonmi ses应力以及应力集中因子为根据异型b型套筒的三维模型，通过有限元分析法确定得到的。在本实现方式中，优化后的第一优化参数对应的异型b型套筒的结构可以满足受力需求，提高异型b型套筒结构的稳定性。
11、在一种可选择的实现方式中，优化后的第一优化参数还满足第二约束条件和第三约束条件。其中，第二约束条件包括：大端筒段的直边长度大于110毫米、小端筒段的直边长度大于80毫米、大端筒段与过渡筒段的转角半径大于60毫米、小端筒段与过渡筒段的转角半径大于36毫米，第三约束条件为：
12、
13、
14、其中，l1用于表示大端筒段直边长度，l2用于表示小端筒段直边长度，l用于表示异型b型套筒的长度，r1用于表示大端筒段与过渡筒段的转角半径，r2用于表示小端筒段与过渡筒段的转角半径，d用于表示大端筒段的直径，d用于表示小端筒段的直径。在本实现方式中，异型b型套筒可以满足尺寸的约束条件和空间几何关系的约束条件，进一步提高异型b型套筒结构的稳定性和修复效果。
15、在一种可选择的实现方式中，上述异型b型套筒的结构尺寸还包括：大端筒段的直径、小端筒段的直径、异型b型套筒的长度以及异型b型套筒的厚度。其中，大端筒段的直径、小端筒段的直径、异型b型套筒的长度以及异型b型套筒的厚度根据缺陷管道确定得到。这样，异型b型套筒可以更加贴合缺陷管道，进一步提高异型b型套筒结构的稳定性和修复效果。
16、在一种可选择的实现方式中，上述套筒类型还包括：第二类型，第二类型对应的过渡筒段的纵向剖面图由大端筒段向小端筒段依次为：直线、椭圆曲线、斜线、椭圆曲线、直线。在套筒类型为第二类型的情况下，通过有限元分析法和多目标遗传优化方法对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种异型B型套筒结构尺寸设计方法，应用于缺陷管道的修复，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一修复尺寸的确定方法包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述临界压力为所述缺陷管道允许带压施焊的压力，所述临界压力的表达式为：
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述异型B型套筒包括：大端筒段和小端筒段，所述大端筒段和所述小端筒段之间通过过渡筒段连接；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述优化后的所述第一优化参数满足第一约束条件，所述第一约束条件对应的目标函数包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述优化后的所述第一优化参数还满足第二约束条件和第三约束条件；
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述异型B型套筒的结构尺寸还包括：所述大端筒段的直径、所述小端筒段的直径、所述异型B型套筒的长度以及所述异型B型套筒的厚度；
8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述异型B型套筒包括：大端筒段和小端
9.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述异型B型套筒包括：大端筒段和小端筒段，所述大端筒段和所述小端筒段之间通过过渡筒段连接；
10.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述异型B型套筒包括：大端筒段和小端筒段，所述大端筒段和所述小端筒段之间通过过渡筒段连接；
...【技术特征摘要】
1.一种异型b型套筒结构尺寸设计方法，应用于缺陷管道的修复，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一修复尺寸的确定方法包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述临界压力为所述缺陷管道允许带压施焊的压力，所述临界压力的表达式为：
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述异型b型套筒包括：大端筒段和小端筒段，所述大端筒段和所述小端筒段之间通过过渡筒段连接；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述优化后的所述第一优化参数满足第一约束条件，所述第一约束条件对应的目标函数包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述优化后的所述第一优化参数还满...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡江锋，冯庆善，王朝璋，牛健壮，惠文颖，付立武，邹斌，李龙，李振军，闾宏为，张姝慧，惠文彬，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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