一种能够控制断裂行为的天然气管线及其延性断裂控制方法
【专利摘要】一种能够控制断裂行为的天然气管线及其延性断裂控制方法，该天然气管线由相连通的i-1根运行管以及与第i-1根运行管相连通的一根止裂管构成的管线。根据排列组合的概率统计方法，得到扩展超过i-1根运行管的概率；根据超过i-1根运行管的概率Pni-1和高于钢管韧性要求值的运行管中不能止裂的概率Pc，得到在i-1根运行管内不能止裂的概率；根据止裂管的单管止裂概率Pb和在i-1根运行管内不能止裂的概率得到天然气管线止裂的概率；根据天然气管线止裂的概率对天然气管线的延性断裂进行控制。该天然气管线具有良好的安全性，其能够获取管线的止裂的概率和韧性要求，达到控制管线断裂行为的目的。
【专利说明】一种能够控制断裂行为的天然气管线及其延性断裂控制方 法
【技术领域】
[0001] 本发明属于储运工程领域，具体涉及一种能够控制断裂行为的天然气管线及其延 性断裂控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济对天然气日益增长的迫切求，在高压、大输量的背景下，天然气输送 管线在强度级别提高的同时，对韧性的要求也越来越高，再加上管线钢的服役环境非常恶 劣，从而提高了产生裂纹的概率，因此对管线钢安全运行提出了更高的挑战和要求。在现有 TMCP工艺下，通常采用细晶强化的方式来提高管线钢的韧性。而现有管线钢已经过了超细 化晶粒的处理，继续采用细化晶粒来提高韧性的效果有限。除此之外加入一些合金元素如 镍、铜、钥等，可提升材料的韧性，但合金元素的加入必然会引起材料成本的上升，同时对焊 接工艺也提出了更高的要求。因此大量采用高强度、高韧性的钢管作为天然气管线的运行 管具有成本高、经济性差、焊接难度大等缺点。
[0003] 传统方法通过改变材料成分、改进生产工艺，可提高钢管韧性的平均值、增加较高 韧性钢管的比例、提高钢管的单管止裂概率，从而达到保障管线运行的安全的目的。但这种 方法在保证钢管强度的同时也要提高钢管的韧性，需要用到大量高韧性的钢管，成本较高， 经济性较差。除此之外，这种方法是以韧性高于规定值时钢管单管完全止裂的假设为前提， 而管道的止裂概率实际上是要低于预期值，因此存在一定风险和隐患。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种能够控制断裂行为的天然气管线及其延性断裂控制 方法，该天然气管线具有良好的安全性，其能够获取管线的止裂的概率和韧性要求，达到控 制管线断裂行为的目的。
[0005] 为了达到上述目的，本发明能够控制断裂行为的天然气管线由相连通的i-Ι根运 行管以及与第i-Ι根运行管相连通的一根止裂管构成的管线。
[0006] -种基于所述的天然气管线的天然气管线延性断裂控制方法，包括以下步骤：
[0007] 1)根据排列组合的概率统计方法，得到扩展超过i-Ι根运行管的概率P1^ 1，且P1^1 =(i-DpJl-pjH+Q-pJ%其中，Pa为运行管的单管止裂概率；i为运行管和止裂管的总 数量；
[0008] 2)根据超过i-Ι根运行管的概率P1^1和高于运行管材料韧性要求值的运行管中 不能止裂的概率P。，得到在i-Ι根运行管内不能止裂的概率P ng+P。；
[0009] 3)根据止裂管的单管止裂概率Pb和在i-Ι根运行管内不能止裂的概率Ρ^+Ρ。得 到天然气管线止裂的概率P = l-(Pn^+P。）X (1-Pb+Pc);
[0010] 4)根据天然气管线止裂的概率P = 1-(ΡηΗ+Ρ。）X (1-Pb+P。）对天然气管线的延性 断裂进行控制。
[0011] 所述的步骤1)中运行管的单管止裂概率pa是根据运行管材料的韧性分布得到 的。
[0012] 所述的步骤1)中扩展超过i-Ι根运行管的概率？。^是采用以下方法得到的：根 据排列组合的概率统计方法得到裂纹扩展至第i-Ι根运行管的概率为：Ph= (i-1) (1-P a) (H)Pa2,由裂纹扩展至第i-1根运行管的概率Ph= (i-1) (I-Ρ a)(卜1、2得至IJ P "η= (i-1) Pa(I-Pa) 1 1+(l_Pa)、
[0013] 所述的步骤3)中的止裂管的单管止裂概率Pb是由服从标准正态分布的
【权利要求】
1. 一种能够控制断裂行为的天然气管线，其特征在于：由相连通的i-1根运行管（A) 以及与第i_l根运行管（A)相连通的一根止裂管（B)构成的管线。
2. -种基于权利要求1所述的天然气管线的天然气管线延性断裂控制方法，其特征在 于，包括以下步骤： 1) 根据排列组合的概率统计方法，得到扩展超过i_l根运行管的概率Pni+且Pni^1 = (i-DpJl-pjH+Q-pJi;其中，pa为运行管的单管止裂概率；i为运行管和止裂管的总数 量； 2) 根据超过i_l根运行管的概率？^^和高于运行管材料韧性要求值的运行管中不能 止裂的概率P。，得到在i-1根运行管内不能止裂的概率Png+P。； 3) 根据止裂管的单管止裂概率Pb和在i-1根运行管内不能止裂的概率P^+P。得到天 然气管线止裂的概率P=I-(Pni-JPc)X(1-Pb+Pc); 4) 根据天然气管线止裂的概率P=I-(P1^fPe)X(1-Pb+P。）对天然气管线的延性断裂 进行控制。
3. 根据权利要求2所述的天然气管线延性断裂控制方法，其特征在于，所述的步骤1) 中运行管的单管止裂概率Pa是根据运行管材料的韧性分布得到的。
4. 根据权利要求2所述的天然气管线延性断裂控制方法，其特征在于，所述的步骤1) 中扩展超过i_l根运行管的概率Pf1是采用以下方法得到的：根据排列组合的概率统计方 法得到裂纹扩展至第i-1根运行管的概率为：Ph= (i-1) (1-pa) (1_气32,由裂纹扩展至第 i-1 根运行管的概率Ph= (i-1) (1-pa) (1Dpa2得到PnH= (i-l)pa(l-pa)1 1+(l-pa)、
5. 根据权利要求2所述的天然气管线延性断裂控制方法，其特征在于：所述的步骤3)
为止裂管的韧性均值；〇为标准差。
【文档编号】F17D5/00GK104500975SQ201410643967
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】杨坤, 李鹤, 霍春勇, 吉玲康, 李炎华, 马秋荣 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气集团公司管材研究所