本發明涉及油氣管道維修維護，特別涉及一種變形管道維修判定方法、系統、電子設備及存儲介質。

背景技術：

1、石油天然氣在長距離運輸的條件下，需要鋪設油氣管道。由于油氣管道施工回填時操作不規范或運行過程中外力的干擾等因素，油氣管道通常會產生局部凹陷、橢圓、褶皺、屈曲、鼓脹等變形。通過變形內檢測器發現的管道變形缺陷，通常采用開挖的方式進行驗證和復檢。

2、現行的行業標準sy/t?6996關于凹陷類變形缺陷的評價中涉及基于深度和基于應變的評價方法，兩種方法都是根據凹陷變形的外觀尺寸來確定是否需要維修。行業標準中，是否需要維修的判定準則也是根據經驗確定的。此類判定方法會造成兩種問題：不需要維修的變形缺陷過量維修或者需要維修的危險缺陷沒有及時維修。而且現行標準中沒有關于橢圓、褶皺、屈曲、鼓脹等變形缺陷的維修判定方法。

3、現有技術中也存在針對管道凹陷變形的評價方法。例如，中國專利cn112115572b公開了一種管道凹陷缺陷的安全評價方法，通過建立模型模擬管道運行時凹陷缺陷產生的過程，得到其最大損傷量對應的缺陷參數，分別為管道回彈前的缺陷參數和回彈后的缺陷參數，定義為監控閾值和修復閾值，最后用管道的實際運行壓力對這兩個閾值進行修正，實際評價時，將管道的實際缺陷參數與修正后的監控閾值和修復閾值進行比較，就能容易地得出管道的安全程度。此方法首先需要獲取管道凹陷缺陷的真實三維模型，而且涉及建立模型、分析求解等較專業的工作，現場應用時難度較大；而且該類方案同樣無法針對橢圓、屈曲等變形進行有效的維修判斷。

4、因此，亟需一種變形管道維修判定方法，無需建立復雜的模型模擬管道缺陷產生的過程，而且不僅可以針對凹陷變形進行維修判斷，還可以針對橢圓變形和屈曲變形進行維修判斷。

5、公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種變形管道維修判定方法及系統，無需建立復雜的模型模擬管道缺陷產生的過程，而且不僅可以針對凹陷變形進行維修判斷，還可以針對橢圓變形和/或屈曲變形進行維修判斷。

2、本發明的另一目的在于提供一種變形管道維修判定方法及系統，針對存在凹陷變形或橢圓變形且還未發生屈曲變形、無需立即維修的情況下，進一步預測變形處發生屈曲變形的壽命。

3、為實現上述目的，根據本發明的第一方面，本發明提供了一種變形管道維修判定方法，在管道開挖后進行維修判定，包括如下步驟：a、根據變形缺陷邊緣與管道焊縫邊緣之間的距離、是否存在兩種以上的變形缺陷或兩種以上變形缺陷邊緣距離以及變形缺陷處是否存在裂紋或金屬損失，判斷是否立即維修；b、當存在凹陷變形缺陷時，根據凹陷變形的最大深度、測量獲取的變形缺陷處的最大應力以及管道實際運行年限和運行狀況，判斷是否立即維修；c、當存在橢圓變形缺陷時，根據計算獲取的最大變形量、橢圓度、缺陷所在的管段位置、測量獲取的橢圓變形缺陷處長軸附近的最大環向應力以及管道實際運行年限和運行狀況，判斷是否立即維修；d、當管道尚未發生屈曲變形缺陷，但出現局部橢圓或凹陷變形并伴隨一定的彎曲變形時，根據測量獲取的橢圓變形或凹陷變形的環向應力和軸向應力、管道曲率半徑數值以及管道實際運行年限和運行狀況，判斷是否立即維修。

4、進一步，上述技術方案中，該方法還可包括如下步驟：e、當步驟d中判斷無需進行立即維修時，通過計算獲取的應力波動次數數據對屈曲變形壽命進行預測。

5、進一步，上述技術方案中，步驟a中，當變形缺陷邊緣與管道焊縫邊緣之間的距離小于等于管道壁厚的10倍時，則判斷立即維修；否則，當存在兩種以上的變形缺陷或兩種以上變形缺陷邊緣距離小于等于管道壁厚的100倍時，則判斷立即維修；否則，當變形缺陷處存在裂紋或金屬損失時，則判斷立即維修。

6、進一步，上述技術方案中，步驟b可具體為：當凹陷變形最大深度≥6％d時，d為管道直徑，則判斷立即維修；否則，計算變形缺陷處的安全應力σs，并通過多分法測取變形缺陷處的最大應力σ，當σ/σs≥k時，則判斷立即維修，當σ/σs＜k時，則判斷無需立即維修，k為根據管道實際運行年限和運行狀況設置的取值，0＜k≤1。

7、進一步，上述技術方案中，多分法可采用二分法、四分法或八分法；測量設備可采用雙探頭電磁超聲測量。

8、進一步，上述技術方案中，變形缺陷處的安全應力σs可具體采用如下方式計算：

9、若缺陷處于直管段位置：

10、

11、其中，maop為缺陷處管道最大允許操作壓力，d為該處管道的外徑，δ為該處管道壁厚；

12、若缺陷處于彎管段位置：

13、

14、其中，m為修正系數，r為彎管段的曲率半徑。

15、進一步，上述技術方案中，步驟c可具體為：當最大變形量a≥6％時，則判斷立即維修；否則，判斷橢圓度b是否滿足立即維修條件，當橢圓變形缺陷位于直管段且橢圓度b≤1％時，則判斷無需立即維修，或，當橢圓變形缺陷位于彎管段且橢圓度b≤2.5％時，則判斷無需立即維修；否則，進一步計算橢圓變形缺陷處長軸附近的最大環向應力σ與橢圓長軸頂點的安全應力值σs的比值。

16、進一步，上述技術方案中，當σ/σs≥k時，則判斷立即維修，當σ/σs＜k時，則判斷無需立即維修，k為根據管道實際運行年限和運行狀況設置的取值，0＜k≤1。

17、進一步，上述技術方案中，橢圓長軸頂點的安全應力值σs可具體采用如下方式計算：

18、若缺陷處于直管段位置：

19、

20、其中，maop為缺陷處管道最大允許操作壓力，dmin為橢圓變形處的最小外徑，dmax為橢圓變形處的最大外徑，δ為該處管道壁厚；

21、若缺陷處于彎管段位置：

22、

23、其中，m為修正系數，r為彎管段的曲率半徑，d為該處管道變形前的外徑。

24、進一步，上述技術方案中，步驟d可具體為：當局部橢圓或凹陷變形判斷無需立即維修，且通過測量獲取的管道曲率半徑r≤200d時，分別測量橢圓變形或凹陷變形的環向應力σh和軸向應力σz；

25、當則判斷立即維修；

26、當則判斷無需立即維修；

27、其中，k為根據管道實際運行年限和運行狀況設置的取值，0＜k≤1。

28、進一步，上述技術方案中，步驟e中應力波動次數用于表征屈曲變形壽命n，計算方式可以具體為：

29、

30、其中，k2＝1+50b；

31、其中，

32、公式中，a為屈曲變形壽命調整因子,根據管道運行年限取值；σb為管道材料抗拉強度，mpa；k1為凹陷變形因子，無量綱；k2為橢圓變形因子，無量綱；h為凹陷變形最大深度，mm；δ為管壁厚度，mm；d為管道外徑，mm；b為管道橢圓度；σcr為屈曲變形臨界應力，mpa；σh為最大環向應力，mpa；k3為強度因子，mpa，根據管道型號取值在800-1700之間；εcr為臨界應變，根據管道材料抗拉強度σb的不同區間進行取值；n為應變硬化指數，在0.2-0.6之間并通過測量獲取。

33、根據本發明的第二方面，本發明提供了一種變形管道維修判定系統，在管道開挖后進行維修判定，包括：變形維修初判模塊，其用于根據變形缺陷邊緣與管道焊縫邊緣之間的距離、是否存在兩種以上的變形缺陷或兩種以上變形缺陷邊緣距離以及變形缺陷處是否存在裂紋或金屬損失，判斷是否立即維修；凹陷維修判斷模塊，其用于當存在凹陷變形缺陷時，根據凹陷變形的最大深度、測量獲取的變形缺陷處的最大應力以及管道實際運行年限和運行狀況，判斷是否立即維修；橢圓維修判斷模塊，其用于當存在橢圓變形缺陷時，根據計算獲取的最大變形量、橢圓度、缺陷所在的管段位置、測量獲取的橢圓變形缺陷處長軸附近的最大環向應力以及管道實際運行年限和運行狀況，判斷是否立即維修；屈曲維修判斷模塊，其用于當管道尚未發生屈曲變形缺陷，但出現局部橢圓或凹陷變形并伴隨一定的彎曲變形時，根據測量獲取的橢圓變形或凹陷變形的環向應力和軸向應力、管道曲率半徑數值以及管道實際運行年限和運行狀況，判斷是否立即維修。

34、進一步，上述技術方案中，該系統還可包括：屈曲壽命預測模塊，其用于當所述屈曲維修判斷模塊判斷為無需進行立即維修時，通過計算獲取的應力波動次數數據對屈曲變形壽命進行預測。

35、根據本發明的第三方面，本發明提供了一種變形管道維修判定電子設備，其包括：至少一個處理器；以及與至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，存儲器存儲有可被至少一個處理器執行的指令，指令被至少一個處理器執行，以使至少一個處理器執行如上述技術方案中任意一項的變形管道維修判定方法。

36、根據本發明的第四方面，本發明提供了一種非暫態計算機可讀存儲介質，非暫態計算機可讀存儲介質存儲有計算機可執行指令，計算機可執行指令用于使計算機執行如上述技術方案中任意一項的變形管道維修判定方法。

37、與現有技術相比，本發明具有如下一個或多個有益效果：

38、1)本發明無需建立復雜的模型模擬管道缺陷產生的過程，而且不僅可以針對凹陷變形進行維修判斷，還可以針對橢圓變形和/或屈曲變形進行維修判斷；

39、2)本發明可針對存在凹陷變形或橢圓變形且還未發生屈曲變形、無需立即維修的情況下，進一步預測變形處發生屈曲變形的壽命，通過針對屈曲變形的管道壽命預測，可以有效監控屈曲變形隱患的部位并記錄預測結果，有利于后續進行維修的及時性；

40、3)本發明可基于管材的應力參數判定是否需要維修，避免了根據經驗值判斷方法造成的過度維修或維修不及時的問題，為凹陷、橢圓、屈曲等部分變形缺陷的維修提供了依據；

41、4)本發明的方法操作簡單，通過開挖后對變形缺陷的測量，采用雙探頭電磁超聲應力檢測測量兩個探頭之間的應力大小，并結合其它測量值后，無需專業的建模和復雜的理論計算過程，便于快速判斷變形缺陷是否需要維修；

42、5)本發明針對變形缺陷考慮了管道實際運行年限和運行狀況的因素，對變形缺陷是否需要立即維修的判斷更加精確。

43、上述說明僅為本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚地了解本發明的技術手段并可依據說明書的內容予以實施，同時為了使本發明的上述和其他目的、技術特征以及優點更加易懂，以下列舉一個或多個優選實施例，并配合附圖詳細說明如下。