一種非金屬管壽命預(yù)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種非金屬管壽命預(yù)測(cè)方法，基于線性回歸采用靜水壓剩余強(qiáng)度法來(lái)預(yù)測(cè)柔性復(fù)合管壽命時(shí)間的方法，此方法利用靜水壓與爆破試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，通過(guò)剩余爆破強(qiáng)度值的對(duì)數(shù)和靜水壓時(shí)間的對(duì)數(shù)線性回歸，得出擬合直線，代入壽命耐壓強(qiáng)度值后得出該管材的壽命時(shí)間；本發(fā)明預(yù)測(cè)方法簡(jiǎn)單，便于實(shí)施，能快速準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出柔性復(fù)合管管材的壽命時(shí)間，方法支持多點(diǎn)測(cè)量，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果具有驗(yàn)證及修正功能。
【專利說(shuō)明】一種非金屬管壽命預(yù)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油、天然氣行業(yè)管材壽命時(shí)間預(yù)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種非金屬 管壽命預(yù)測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 柔性復(fù)合管管道具有優(yōu)良的耐腐蝕性和較低的水力摩阻，近幾年在油氣田開發(fā)地 面工程建設(shè)中得到了較大規(guī)模的應(yīng)用，對(duì)減緩鋼制管道腐蝕、節(jié)省地面投資、降低維護(hù)成本 等發(fā)揮了重要的作用。目前，柔性復(fù)合管管材已應(yīng)用于油氣田的油氣集輸及輸送、供水及注 水等系統(tǒng)，長(zhǎng)度超過(guò)2萬(wàn)公里，約占油氣田地面工程管道總數(shù)的10 %。
[0003] 在油氣輸送過(guò)程中，管體內(nèi)部存在壓力，尤其是某些特殊工況下耐壓要求更高。為 了保障管道輸送的安全性以及生產(chǎn)的順利進(jìn)行，必須要保證所投入生產(chǎn)的管線承受輸送介 質(zhì)產(chǎn)生的內(nèi)壓要求。然而，目前我國(guó)生產(chǎn)增強(qiáng)熱塑性連續(xù)管的歷史并不長(zhǎng)，目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品尚 無(wú)統(tǒng)一的正式名稱，國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)廠家的情況也是各不相同，有的引進(jìn)國(guó)外成熟的生產(chǎn)技術(shù)， 有的則是自行設(shè)計(jì)研制生產(chǎn)工藝；有的選用高性能材料生產(chǎn)高檔產(chǎn)品，有的則選用相對(duì)低 檔的材料走經(jīng)濟(jì)型路線；目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品可謂是品種多樣、性能各異。針對(duì)不同種類的產(chǎn) 品，部分廠家并沒有嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品評(píng)定，更有甚者不具備長(zhǎng)期靜水壓試驗(yàn)條 件。
[0004] 準(zhǔn)確地進(jìn)行疲勞壽命估算，對(duì)于消除事故發(fā)生隱患、制訂有效的檢修計(jì)劃和延長(zhǎng) 使用壽命都具有重要的理論意義和工程實(shí)際價(jià)值。關(guān)于長(zhǎng)期靜水壓推算方法目前有GB/T 18252-2000中用外推法對(duì)熱塑性塑料管材長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度的測(cè)定。該標(biāo)準(zhǔn)雖然節(jié)省了大 量時(shí)間，但是還是需要1年時(shí)間用來(lái)做測(cè)定，另外試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)過(guò)多，給實(shí)際操作帶來(lái)不 便。面對(duì)迅速發(fā)展的柔性復(fù)合管行業(yè)，很少有供方或買方按此標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目在于提供一種基于線性回歸用靜水壓剩余強(qiáng)度來(lái)預(yù)測(cè)柔性復(fù)合管管 材壽命時(shí)間的方法，解決現(xiàn)有測(cè)定方式測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)定工作繁瑣、不便利的問(wèn)題。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種非金屬管壽命預(yù)測(cè)方法，利用靜水壓與爆破試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，通過(guò)擬合并代入 壽命耐壓強(qiáng)度值后得出該管材的壽命時(shí)間；具體步驟如下：
[0008] 步驟一：選取試驗(yàn)所需管材
[0009] 隨機(jī)選取同批次中的多根柔性復(fù)合管管材，分成多組并進(jìn)行編號(hào)；
[0010] 步驟二：靜水壓試驗(yàn)
[0011] 對(duì)每組管材進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)，靜水壓壓力值為該批管材的2倍公稱壓力，靜水壓 時(shí)間選取多個(gè)分散的尚散點(diǎn)；
[0012] 步驟三：水壓爆破試驗(yàn)
[0013] 對(duì)靜水壓試驗(yàn)后的管材進(jìn)行爆破試驗(yàn)，測(cè)試其靜水壓剩余強(qiáng)度，取得每組管材的 靜水壓剩余強(qiáng)度數(shù)值，利用相對(duì)偏差來(lái)判定數(shù)值是否符合要求，相對(duì)偏差=[(單次測(cè)定 值一平均值）/平均值]X 100 %，當(dāng)每組測(cè)試數(shù)據(jù)的相對(duì)偏差范圍為-20 %?20 %即為合格 數(shù)據(jù)，最終擬合數(shù)據(jù)取平均值；反之，則重復(fù)步驟一至步驟三；
[0014] 步驟四：線性回歸法進(jìn)行數(shù)值擬合
[0015] 分別以靜水壓時(shí)間的對(duì)數(shù)和靜水壓剩余強(qiáng)度值的對(duì)數(shù)作為橫縱坐標(biāo)，利用線性回 歸法進(jìn)行數(shù)值擬合，得出擬合方程y = ax+b ;
[0016] 步驟五：曲線矯正
[0017] 在對(duì)于已得回歸直線與測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，如果出現(xiàn)偏移較大的測(cè)試點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行舍棄 并補(bǔ)做試驗(yàn)，重復(fù)步驟一至步驟五，確定最終擬合方程y = alx+bl，若各點(diǎn)分布符合線性回 歸要求不執(zhí)行此步驟；
[0018] 步驟六：管材壽命推算
[0019] 壽命壓力值定義為管材在長(zhǎng)期服役后靜水壓達(dá)到公稱壓力的1. 5倍時(shí)爆裂或泄 露至失效時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力值，記為S end，其值大小為δ end =1.5*公稱壓力，最后通過(guò)方程 中已知壽命壓力值得到對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，此值即為該批次復(fù)合管的壽命時(shí)間。
[0020] 進(jìn)一步，隨機(jī)選取同批次中的18根柔性復(fù)合管管材，每組為3根共分為6組并進(jìn) 行編號(hào)。
[0021] 進(jìn)一步，進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)時(shí)，靜水壓時(shí)間選取1000小時(shí)內(nèi)的離散點(diǎn)。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 1.相比現(xiàn)有的長(zhǎng)期靜水壓推算方法，本發(fā)明通過(guò)選取多個(gè)靜水壓時(shí)間分散的離散 點(diǎn)，以靜水壓時(shí)間的對(duì)數(shù)和靜水壓剩余強(qiáng)度值的對(duì)數(shù)作為橫縱坐標(biāo)，利用線性回歸法進(jìn)行 數(shù)值擬合出預(yù)測(cè)方程，通過(guò)方程預(yù)測(cè)管材壽命，預(yù)測(cè)方法簡(jiǎn)單，便于實(shí)施，能快速準(zhǔn)確地預(yù) 測(cè)出柔性復(fù)合管管材的壽命時(shí)間；
[0024] 2.本發(fā)明中涉及的試驗(yàn)方法涉及合理，試驗(yàn)過(guò)程只涉及靜水壓試驗(yàn)和水壓爆破試 驗(yàn)，試驗(yàn)操作依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，易于執(zhí)行；
[0025] 3.本發(fā)明中涉及的數(shù)學(xué)模擬方法為線性回歸，易于實(shí)施；
[0026] 4.本預(yù)測(cè)方法支持多點(diǎn)測(cè)量，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果具有驗(yàn)證及修正功能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為壽命預(yù)測(cè)線性回歸圖。
[0028] 圖2為DN100 PMMPa柔性復(fù)合管在95°C時(shí)靜水壓時(shí)間-剩余強(qiáng)度回歸曲線圖。
[0029] 圖3為DN100 PMMPa柔性復(fù)合管在50°C時(shí)靜水壓時(shí)間-剩余強(qiáng)度回歸曲線圖。
[0030] 圖4為DN100 PN2. 5MPa柔性復(fù)合管在60°C時(shí)靜水壓時(shí)間-剩余強(qiáng)度回歸曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，給出的實(shí)施例僅為了闡明本發(fā)明， 而不是為了限制本發(fā)明的范圍。
[0032] 本發(fā)明的非金屬管壽命預(yù)測(cè)方法包括以下步驟：
[0033] 步驟一：選取試驗(yàn)所需管材及準(zhǔn)備工作。
[0034] 隨機(jī)選取同批次中的柔性復(fù)合管管材18根（這里規(guī)定18根是測(cè)試下限，如果出 現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差較大情況，還需增加管材根數(shù)），每組為3根共分為6組并進(jìn)行編號(hào)。并準(zhǔn) 備其他相關(guān)工作。
[0035] 步驟二：靜水壓試驗(yàn)。
[0036] 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6111-2003在某一溫度要求下進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)，靜水壓壓力值選 取為該批管材的2倍公稱壓力，靜水壓時(shí)間選取1000小時(shí)內(nèi)的離散點(diǎn)。
[0037] 步驟三：水壓爆破試驗(yàn)。
[0038] 按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15560-1995對(duì)靜水壓試驗(yàn)后管材進(jìn)行爆破試驗(yàn)，測(cè)試其靜水壓剩 余強(qiáng)度，取得該數(shù)值。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用相對(duì)偏差來(lái)判定，相對(duì)偏差=[(單次測(cè)定值一 平均值）/平均值]X 100 %，當(dāng)每組測(cè)試數(shù)據(jù)的相對(duì)偏差范圍為-20 %?20 %即為合格數(shù) 據(jù)，最終擬合數(shù)據(jù)取平均值。反之，則重復(fù)步驟一至步驟三。
[0039] 步驟四：線性回歸法進(jìn)行數(shù)值擬合。
[0040] 分別以靜水壓時(shí)間的對(duì)數(shù)和靜水壓剩余強(qiáng)度值的對(duì)數(shù)作為橫縱坐標(biāo)，利用線性回 歸法進(jìn)行數(shù)值擬合，得出擬合方程y = ax+b。
[0041] 步驟五：曲線矯正。
[0042] 在對(duì)于已得回歸直線與測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，如果出現(xiàn)偏移較大的測(cè)試點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行舍棄 并補(bǔ)做試驗(yàn)，重復(fù)步驟一至步驟五，確定最終擬合方程y = alx+bl。若各點(diǎn)分布符合線性回 歸要求可不執(zhí)行此步驟。
[0043] 步驟六：管材壽命推算。
[0044] 本發(fā)明中，壽命壓力值定義為管材在長(zhǎng)期服役后靜水壓達(dá)到公稱壓力的1. 5倍時(shí) 爆裂或泄露至失效時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力值，記為Send，其值大小為δ end =1.5*公稱壓力。最 后通過(guò)方程中已知壽命壓力值得到對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，此值即為該批次復(fù)合管的壽命時(shí)間，見 圖1。
[0045] 本方法涉及的設(shè)備有靜水壓設(shè)備、瞬時(shí)爆破設(shè)備、溫控裝置等。靜水壓和爆破 試驗(yàn)方法分別按GB/T 6111-2003《流體輸送用熱塑性塑料管材耐壓試驗(yàn)方法》和GB/T 15560-1995《流體輸送用塑料管材液壓瞬時(shí)爆破和耐壓試驗(yàn)方法》執(zhí)行。
[0046] 以下通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本方法：
[0047] 實(shí)例1 :預(yù)測(cè)DN100 PMMPa柔性復(fù)合管在95°C時(shí)壽命時(shí)間
[0048] (1)選取試驗(yàn)所需管材及準(zhǔn)備工作。該批次的管子中任意挑選12根，2根為1組， 分別編號(hào)為1#、2#、3#、4#、5#和6# ; (2)進(jìn)行靜水壓。靜水壓溫度、時(shí)間及壓力值設(shè)置見表 1 ; (3)靜水壓剩余強(qiáng)度測(cè)試。水壓爆破試驗(yàn)，所得爆破壓力值見表1 ; (4)線性回歸法進(jìn)行 數(shù)值擬合。經(jīng)過(guò)對(duì)以靜水壓時(shí)間⑴的對(duì)數(shù)log1(lt為X軸，爆破壓力（δ)的對(duì)數(shù)Iog ltlS 為Y軸的數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果見圖2,擬合方程為y =-0. 0973Χ+1. 2816 ; (5)管材壽命推算。代 入管材壽命壓力值I. 5*4MPa = 6MPa，推算出壽命時(shí)間為約17年（約149349h)。
[0049] 表I DN100 PMMPa柔性復(fù)合管在95°C時(shí)試驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)
[0050]

【權(quán)利要求】
1. 一種非金屬管壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：利用靜水壓與爆破試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，通過(guò) 擬合并代入壽命耐壓強(qiáng)度值后得出該管材的壽命時(shí)間； 具體步驟如下： 步驟一：選取試驗(yàn)所需管材 隨機(jī)選取同批次中的多根柔性復(fù)合管管材，分成多組并進(jìn)行編號(hào)； 步驟二：靜水壓試驗(yàn) 對(duì)每組管材進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)，靜水壓壓力值為該批管材的2倍公稱壓力，靜水壓時(shí)間 選取多個(gè)分散的離散點(diǎn)； 步驟H ;水壓爆破試驗(yàn) 對(duì)靜水壓試驗(yàn)后的管材進(jìn)行爆破試驗(yàn)，測(cè)試其靜水壓剩余強(qiáng)度，取得每組管材的靜水 壓剩余強(qiáng)度數(shù)值，利用相對(duì)偏差來(lái)判定數(shù)值是否符合要求，相對(duì)偏差=[(單次測(cè)定值一平 均值）/平均值]X 100%，當(dāng)每組測(cè)試數(shù)據(jù)的相對(duì)偏差范圍為-20%?20%即為合格數(shù)據(jù)， 最終擬合數(shù)據(jù)取平均值；反之，則重復(fù)步驟一至步驟H; 步驟四：線性回歸法進(jìn)行數(shù)值擬合 分別W靜水壓時(shí)間的對(duì)數(shù)和靜水壓剩余強(qiáng)度值的對(duì)數(shù)作為橫縱坐標(biāo)，利用線性回歸法 進(jìn)行數(shù)值擬合，得出擬合方程y = ax+b ; 步驟五：曲線矯正 在對(duì)于已得回歸直線與測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，如果出現(xiàn)偏移較大的測(cè)試點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行舍棄并補(bǔ) 做試驗(yàn)，重復(fù)步驟一至步驟五，確定最終擬合方程y = alx+bl，若各點(diǎn)分布符合線性回歸要 求不執(zhí)行此步驟； 步驟六；管材壽命推算 壽命壓力值定義為管材在長(zhǎng)期服役后靜水壓達(dá)到公稱壓力的1. 5倍時(shí)爆裂或泄露至 失效時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力值，記為5 end,其值大小為5 end = 1. 5*公稱壓力，最后通過(guò)方程中已 知壽命壓力值得到對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，此值即為該批次復(fù)合管的壽命時(shí)間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬管壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于；隨機(jī)選取同批次中的 18根柔性復(fù)合管管材，每組為3根共分為6組并進(jìn)行編號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬管壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)時(shí)，靜 水壓時(shí)間選取1000小時(shí)內(nèi)的離散點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104462806SQ201410721347
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】齊國(guó)權(quán), 李循跡, 戚東濤, 常澤亮, 魏斌, 毛學(xué)強(qiáng), 李厚補(bǔ) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所