一種含腐蝕缺陷的管道的可靠度計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣管道技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含腐蝕缺陷的管道的可靠度計(jì)算方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 油氣管道關(guān)系著國(guó)家重要經(jīng)濟(jì)命脈，其安全問(wèn)題不容忽視。為防患于未然，需就管 道不同失效原因及失效模式，對(duì)其性能開(kāi)展相關(guān)評(píng)價(jià)，為制定維修維護(hù)計(jì)劃提供依據(jù)。針 對(duì)含缺陷管體剩余強(qiáng)度的評(píng)價(jià)，國(guó)內(nèi)外最初多直接采用基于內(nèi)檢測(cè)結(jié)果的確定性的評(píng)價(jià)準(zhǔn) 貝1J，但由于評(píng)價(jià)過(guò)程中管材的性能參數(shù)及載荷參數(shù)等都具有不確定性，導(dǎo)致確定性的方法 具有一定的局限性，故從上世紀(jì)末開(kāi)始，出現(xiàn)了基于概率統(tǒng)計(jì)的可靠性評(píng)價(jià)方法。
[0003] 針對(duì)腐蝕管道的可靠性評(píng)價(jià)，目前常用的模型為應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型，可用極限 狀態(tài)方程Z=Pf_P= 0的形式表達(dá)，式中，Pf代表爆管失效壓力，P代表運(yùn)行壓力，缺陷處 的失效概率F即為出現(xiàn)Z<0狀態(tài)的概率。則某缺陷處可靠度R1=Ι-Fi，式中，R表示第 i個(gè)缺陷處的失效概率，民表示第i個(gè)缺陷處的可靠度。若某段管道上共有η處缺陷，則此 段管道的可靠度R= &IV··民…Rn。對(duì)于應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型，求解缺陷處的管體失效概率 最常用的方法是MonteCarlo法，該方法程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可處理含多個(gè)不同概率 分布的隨機(jī)變量的情況。
[0004] 但該方法收斂速度慢，若計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足一定的精度要求，或?qū)τ谀承┦Ц怕屎?小的缺陷而言，欲得到非零失效概率，則需保證足夠的模擬次數(shù)（如十萬(wàn)次或百萬(wàn)次以 上），在現(xiàn)實(shí)處理管道成千上萬(wàn)處缺陷時(shí)，不僅工時(shí)耗費(fèi)較大，對(duì)于普通電子計(jì)算機(jī)甚至可 能出現(xiàn)內(nèi)存不足的現(xiàn)象，使用較為不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N含腐蝕缺陷的管道的可靠度計(jì)算方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù) 方法在現(xiàn)實(shí)處理管道成千上萬(wàn)處缺陷時(shí)，不僅工時(shí)耗費(fèi)較大，而且占用的內(nèi)存較大的技術(shù) 問(wèn)題。
[0006]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N含腐蝕缺陷的管道的可靠度計(jì)算方法，所述計(jì)算方法包括：
[0007] 獲取所述管道上的實(shí)際腐蝕缺陷總數(shù)量以及所述實(shí)際腐蝕缺陷的每個(gè)腐蝕缺陷 的長(zhǎng)度值和深度值，從所述長(zhǎng)度值和深度值中選擇最小長(zhǎng)度L_、最大長(zhǎng)度L_、最小深度 d_及最大深度dnax;
[0008] 將區(qū)間（Lmax_Lmin)和（dmax_dmin)劃分為η份，獲得η個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間（H)、(Χ2-Ι^)… (L_-Lnl)和η個(gè)深度區(qū)間（山-(1_)、（(^-(^…（(^乂上所述η為大于等于2的整數(shù)；
[0009] 統(tǒng)計(jì)所述η個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間的每個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)的腐蝕缺陷數(shù)量是否超過(guò)所述實(shí)際腐 蝕缺陷總數(shù)量的1/3,若是，則引入點(diǎn)ΙΛ將對(duì)應(yīng)的區(qū)間劃分為兩段，統(tǒng)計(jì)所述η個(gè)深度區(qū)間 的每個(gè)深度區(qū)間內(nèi)的腐蝕缺陷數(shù)量是否超過(guò)所述實(shí)際腐蝕缺陷總數(shù)量的1/3,若是，則引入 點(diǎn)d'i將對(duì)應(yīng)的區(qū)間劃分為兩段，所述i為大于等于0且小于η的整數(shù)；
[0010] 根據(jù)所述每個(gè)實(shí)際腐蝕缺陷的長(zhǎng)度值，計(jì)算所述η個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間的每個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi) 的腐蝕缺陷的iV(Rt)1/2值，若某個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)一半以上的腐蝕缺陷的iV(Rt) 1/2值介于1~ 3之間，則引入點(diǎn)L' ,將對(duì)應(yīng)的區(qū)間劃分為兩段；根據(jù)所述每個(gè)實(shí)際腐蝕缺陷的深度值，計(jì) 算所述η個(gè)深度區(qū)間的每個(gè)深度區(qū)間內(nèi)的腐蝕缺陷的d/t值，若某個(gè)深度區(qū)間內(nèi)一半以上 的腐蝕缺陷的d/t取值介于0. 4~0. 8之間，則引入點(diǎn)d' ,將該區(qū)間再分成兩段，其中，所 述R為管道外半徑，所述t為管道壁厚，所述j為大于等于0且小于η的整數(shù)；
[0011] 判斷所述引入點(diǎn)ΙΛ和所述引入點(diǎn)L'，是否相同，若是，獲得長(zhǎng)度引入點(diǎn)L。、Ιν·· 1；1"丄，若否，獲得長(zhǎng)度引入點(diǎn)1^、1^"1；1、1； ]*"1^，判斷所述引入點(diǎn)(1'1和所述引入點(diǎn)(1'] 是否相同，若是，獲得深度引入點(diǎn)d。、山…d' /··dn，若否，獲得深度引入點(diǎn)d。、山…d'i、d'j··· dn，根據(jù)所述長(zhǎng)度引入點(diǎn)和所述深度引入點(diǎn)組成矩陣，所述矩陣中的各點(diǎn)為插值點(diǎn)；
[0012] 采用蒙特卡洛方法計(jì)算所述插值點(diǎn)的失效概率，根據(jù)所述插值點(diǎn)的失效概率以及 所述實(shí)際腐蝕缺陷的每個(gè)腐蝕缺陷的長(zhǎng)度值和深度值，采用插值法獲得各腐蝕缺陷的失效 概率，根據(jù)所述腐蝕缺陷的失效概率獲得該所述管道的可靠度。
[0013] 優(yōu)選地，所述插值法具體為三次樣條插值法。
[0014] 優(yōu)選地，所述根據(jù)所述腐蝕缺陷的失效概率獲得該所述管道的可靠度，具體為：
[0015] 所述第k個(gè)缺陷處的可靠度Rk=l_Fk，其中，F(xiàn)k表示第k個(gè)缺陷處的失效概率， Rk表示第k個(gè)缺陷處的可靠度，所述管道的實(shí)際腐蝕缺陷數(shù)量為p，所述管道的可靠度R= 哪……RP。 _6] 優(yōu)選地，可將區(qū)間（L_-L_)和（d_-d_)劃分為η等份。
[0017] 優(yōu)選地，所述η等于5。
[0018] 優(yōu)選地，所述引入點(diǎn)L' ,將對(duì)應(yīng)的區(qū)間劃分為相等的兩段，所述引入點(diǎn)d'，將該區(qū) 間再分成相等的兩段。
[0019] 本申請(qǐng)有益效果如下：
[0020] 本申請(qǐng)的含腐蝕缺陷的管道的可靠度計(jì)算方法通過(guò)對(duì)樣本點(diǎn)進(jìn)行抽樣模擬，然后 利用插值法計(jì)算實(shí)際缺陷的失效概率及可靠度，該方法計(jì)算簡(jiǎn)單、耗時(shí)短、精度較高且能夠 較好地反映實(shí)際結(jié)果，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方法在現(xiàn)實(shí)處理管道成千上萬(wàn)處缺陷時(shí)， 不僅工時(shí)耗費(fèi)較大，而且占用的內(nèi)存較大的技術(shù)問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述 中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實(shí)施例。
[0022] 圖1為本申請(qǐng)較佳實(shí)施方式一種含腐蝕缺陷的管道的可靠度計(jì)算方法的流程圖；
[0023] 圖2為圖1中的可靠度計(jì)算方法插值點(diǎn)矩陣圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)提供一種含腐蝕缺陷的管道的可靠度計(jì)算方法，解決了現(xiàn)有技 術(shù)中的技術(shù)方法在現(xiàn)實(shí)處理管道成千上萬(wàn)處缺陷時(shí)，不僅工時(shí)耗費(fèi)較大，而且占用的內(nèi)存 較大的技術(shù)問(wèn)題。
[0025] 本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案為解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題，總體思路如下：
[0026] -種含腐蝕缺陷的管道的可靠度計(jì)算方法，所述計(jì)算方法包括：
[0027] 獲取所述管道上的實(shí)際腐蝕缺陷總數(shù)量以及所述實(shí)際腐蝕缺陷的每個(gè)腐蝕缺陷 的長(zhǎng)度值和深度值，從所述長(zhǎng)度值和深度值中選擇最小長(zhǎng)度L_、最大長(zhǎng)度L_、最小深度 d_及最大深度dnax;
[0028] 將區(qū)間（Lmax_Lmin)和（dmax_dmin)劃分為η份，獲得η個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間（H)、(Χ2-Ι^)… (L_-Lnl)和η個(gè)深度區(qū)間（山-(1_)、（(^-(^…（(^乂上所述η為大于等于2的整數(shù)；
[0029] 統(tǒng)計(jì)所述η個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間的每個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)的腐蝕缺陷數(shù)量是否超過(guò)所述實(shí)際腐 蝕缺陷總數(shù)量的1/3,若是，則引入點(diǎn)ΙΛ將對(duì)應(yīng)的區(qū)間劃分為兩段，統(tǒng)計(jì)所述η個(gè)深度區(qū)間 的每個(gè)深度區(qū)間內(nèi)的腐蝕缺陷數(shù)量是否超過(guò)所述實(shí)際腐蝕缺陷總數(shù)量的1/3,若是，則引入 點(diǎn)d'i將對(duì)應(yīng)的區(qū)間劃分為兩段，所述i為大于等于0且小于η的整數(shù)；
[0030] 根據(jù)所述每個(gè)實(shí)際腐蝕缺陷的長(zhǎng)度值，計(jì)算所述η個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間的每個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi) 的腐蝕缺陷的iV(Rt)1/2值，若某個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)一半以上的腐蝕缺陷的iV(Rt) 1/2值介于1~ 3之間，則引入點(diǎn)L' ,將對(duì)應(yīng)的區(qū)間劃分為兩段；根據(jù)所述每個(gè)實(shí)際腐蝕缺陷的深度值，計(jì) 算所述η個(gè)深度區(qū)間的每個(gè)深度區(qū)間內(nèi)的腐蝕缺陷的d/t值，若某個(gè)深度區(qū)間內(nèi)一半以上 的腐蝕缺陷的d/t取值介于0. 4~0. 8之間，則引入點(diǎn)d' ,將該區(qū)間再分成兩段，其中，所 述R為管道外半徑，所述t為管道壁厚，所述j為大于等于0且小于η的整數(shù)；
[0031] 判斷所述引入點(diǎn)L'i和所述引入點(diǎn)L'，是否相同，若是，獲得長(zhǎng)度引入點(diǎn)L。、Ιν·· 1；1"丄，若否，獲得長(zhǎng)度引入點(diǎn)1^、1^"1；1、1； ]*"1^，判斷所述引入點(diǎn)(1'1和所述引入點(diǎn)(1'] 是否相同，若是，獲得深度引入點(diǎn)d。、山…d' /··dn，若否，獲得深度引入點(diǎn)d。、山…d' ；、d'j··· dn，根據(jù)所述長(zhǎng)度引入點(diǎn)和所述深度引入點(diǎn)組成矩陣，所述矩陣中的各點(diǎn)為插值點(diǎn)；
[0032] 采用蒙特卡洛方法計(jì)算所述插值點(diǎn)的失效概率，根據(jù)所述插值點(diǎn)的失效概率以及 所述實(shí)際腐蝕缺陷的每個(gè)腐蝕缺陷的長(zhǎng)度值和深度值，采用插值法獲得各腐蝕缺陷的失效 概率，根據(jù)所述腐蝕缺陷的失效概率獲得該所述管道的可靠度。
[0033] 本申請(qǐng)的含腐蝕缺陷的管道的可靠度計(jì)算方法通過(guò)對(duì)樣本點(diǎn)進(jìn)行抽樣模擬，然后 利用插值法計(jì)算缺陷的失效概率及可靠度，該方法計(jì)算簡(jiǎn)單、耗時(shí)短、精度較高且能夠較好 地反映實(shí)際結(jié)果，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方法在現(xiàn)實(shí)處理管道成千上萬(wàn)處缺陷時(shí)，不僅 工時(shí)耗費(fèi)較大，而且占用的內(nèi)存較大的技術(shù)問(wèn)題。
[0034] 為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖以及具體的實(shí)施方式對(duì)上 述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0035] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方法不僅工時(shí)耗費(fèi)較大，而且占用的內(nèi)存較大的技術(shù) 問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N含腐蝕缺陷的管道的可靠度計(jì)算方法。如圖1所示，所述計(jì)算方法包 括：
[0036] 步驟S11 :獲取所述管道上的實(shí)際腐蝕缺陷總數(shù)量以及所述實(shí)際腐蝕缺陷的每個(gè) 腐蝕缺陷的長(zhǎng)度值和深度值，從所述長(zhǎng)度值和深度值中選擇最小長(zhǎng)度L_、最大長(zhǎng)度L_、最 小深度dmin及最大深度dmax;
[0037] 步驟S12 :將區(qū)間（L_-L_)和（d_-d_)劃分為η份，獲得η個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間（LfL。)、 <Χ2-Ι^)···(Χη-?η1)和η個(gè)深度區(qū)間（dfd。）、（(^-^…^-九），其中，所述L〇=Lmin，所述 Ln=L_，所述(1。=dmin，所述dn=d_，所述η為大于等于2的整數(shù)。優(yōu)選地，在具體實(shí)現(xiàn) 方式中，可將區(qū)間（L_-L_)和（d_-d_)劃分為η等份。具體地，所述η等于5。
[0038] 步驟S13 :統(tǒng)計(jì)所述η個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間的每個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)的腐蝕缺陷數(shù)量，判斷每個(gè)區(qū) 間內(nèi)的腐蝕缺陷數(shù)量是否超過(guò)所述實(shí)際腐蝕缺陷總數(shù)量的1/3,若是，則引入點(diǎn)L'i將對(duì)應(yīng) 的區(qū)間劃分為兩段；
[0039] 統(tǒng)計(jì)所述η個(gè)深度區(qū)間的每個(gè)深度區(qū)間內(nèi)的腐蝕缺陷數(shù)量，判斷每個(gè)深度區(qū)間內(nèi) 的腐蝕缺陷數(shù)量是否超過(guò)所述實(shí)際腐蝕缺陷總數(shù)量的1/3,若是，則引入點(diǎn)d'i將對(duì)應(yīng)的區(qū) 間劃分為兩段，所述i為大于等于〇小于η的整數(shù)。
[0040] 步驟S14 :根據(jù)所述每個(gè)實(shí)際腐蝕缺陷的長(zhǎng)度值，計(jì)算所述η個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間的每個(gè)長(zhǎng) 度區(qū)間內(nèi)的腐蝕缺陷的!V(Rt)1/2值，若某個(gè)長(zhǎng)度區(qū)間內(nèi)一半以上的腐蝕缺陷的iV(Rt) 1/2 值介于1~3之間，則引入點(diǎn)L',將