一种非金属管寿命预测方法
【专利摘要】本发明提出一种非金属管寿命预测方法，基于线性回归采用静水压剩余强度法来预测柔性复合管寿命时间的方法，此方法利用静水压与爆破试验所得数据，通过剩余爆破强度值的对数和静水压时间的对数线性回归，得出拟合直线，代入寿命耐压强度值后得出该管材的寿命时间；本发明预测方法简单，便于实施，能快速准确地预测出柔性复合管管材的寿命时间，方法支持多点测量，对预测结果具有验证及修正功能。
【专利说明】一种非金属管寿命预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油、天然气行业管材寿命时间预测【技术领域】，具体涉及一种非金属 管寿命预测方法。
【背景技术】
[0002] 柔性复合管管道具有优良的耐腐蚀性和较低的水力摩阻，近几年在油气田开发地 面工程建设中得到了较大规模的应用，对减缓钢制管道腐蚀、节省地面投资、降低维护成本 等发挥了重要的作用。目前，柔性复合管管材已应用于油气田的油气集输及输送、供水及注 水等系统，长度超过2万公里，约占油气田地面工程管道总数的10 %。
[0003] 在油气输送过程中，管体内部存在压力，尤其是某些特殊工况下耐压要求更高。为 了保障管道输送的安全性以及生产的顺利进行，必须要保证所投入生产的管线承受输送介 质产生的内压要求。然而，目前我国生产增强热塑性连续管的历史并不长，目前国内产品尚 无统一的正式名称，国内各生产厂家的情况也是各不相同，有的引进国外成熟的生产技术， 有的则是自行设计研制生产工艺；有的选用高性能材料生产高档产品，有的则选用相对低 档的材料走经济型路线；目前市场上的产品可谓是品种多样、性能各异。针对不同种类的产 品，部分厂家并没有严格按照相关标准进行产品评定，更有甚者不具备长期静水压试验条 件。
[0004] 准确地进行疲劳寿命估算，对于消除事故发生隐患、制订有效的检修计划和延长 使用寿命都具有重要的理论意义和工程实际价值。关于长期静水压推算方法目前有GB/T 18252-2000中用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定。该标准虽然节省了大 量时间，但是还是需要1年时间用来做测定，另外试验数据采集点过多，给实际操作带来不 便。面对迅速发展的柔性复合管行业，很少有供方或买方按此标准来执行。
【发明内容】
[0005] 本发明的目在于提供一种基于线性回归用静水压剩余强度来预测柔性复合管管 材寿命时间的方法，解决现有测定方式测定时间长，测定工作繁琐、不便利的问题。
[0006] 为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现：
[0007] -种非金属管寿命预测方法，利用静水压与爆破试验所得数据，通过拟合并代入 寿命耐压强度值后得出该管材的寿命时间；具体步骤如下：
[0008] 步骤一：选取试验所需管材
[0009] 随机选取同批次中的多根柔性复合管管材，分成多组并进行编号；
[0010] 步骤二：静水压试验
[0011] 对每组管材进行静水压试验，静水压压力值为该批管材的2倍公称压力，静水压 时间选取多个分散的尚散点；
[0012] 步骤三：水压爆破试验
[0013] 对静水压试验后的管材进行爆破试验，测试其静水压剩余强度，取得每组管材的 静水压剩余强度数值，利用相对偏差来判定数值是否符合要求，相对偏差=[(单次测定 值一平均值）/平均值]X 100 %，当每组测试数据的相对偏差范围为-20 %?20 %即为合格 数据，最终拟合数据取平均值；反之，则重复步骤一至步骤三；
[0014] 步骤四：线性回归法进行数值拟合
[0015] 分别以静水压时间的对数和静水压剩余强度值的对数作为横纵坐标，利用线性回 归法进行数值拟合，得出拟合方程y = ax+b ;
[0016] 步骤五：曲线矫正
[0017] 在对于已得回归直线与测试点进行观测，如果出现偏移较大的测试点应进行舍弃 并补做试验，重复步骤一至步骤五，确定最终拟合方程y = alx+bl，若各点分布符合线性回 归要求不执行此步骤；
[0018] 步骤六：管材寿命推算
[0019] 寿命压力值定义为管材在长期服役后静水压达到公称压力的1. 5倍时爆裂或泄 露至失效时对应的压力值，记为S end，其值大小为δ end =1.5*公称压力，最后通过方程 中已知寿命压力值得到对应的时间值，此值即为该批次复合管的寿命时间。
[0020] 进一步，随机选取同批次中的18根柔性复合管管材，每组为3根共分为6组并进 行编号。
[0021] 进一步，进行静水压试验时，静水压时间选取1000小时内的离散点。
[0022] 本发明的有益效果是：
[0023] 1.相比现有的长期静水压推算方法，本发明通过选取多个静水压时间分散的离散 点，以静水压时间的对数和静水压剩余强度值的对数作为横纵坐标，利用线性回归法进行 数值拟合出预测方程，通过方程预测管材寿命，预测方法简单，便于实施，能快速准确地预 测出柔性复合管管材的寿命时间；
[0024] 2.本发明中涉及的试验方法涉及合理，试验过程只涉及静水压试验和水压爆破试 验，试验操作依照国家标准进行操作，易于执行；
[0025] 3.本发明中涉及的数学模拟方法为线性回归，易于实施；
[0026] 4.本预测方法支持多点测量，对预测结果具有验证及修正功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1为寿命预测线性回归图。
[0028] 图2为DN100 PMMPa柔性复合管在95°C时静水压时间-剩余强度回归曲线图。
[0029] 图3为DN100 PMMPa柔性复合管在50°C时静水压时间-剩余强度回归曲线图。
[0030] 图4为DN100 PN2. 5MPa柔性复合管在60°C时静水压时间-剩余强度回归曲线图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，给出的实施例仅为了阐明本发明， 而不是为了限制本发明的范围。
[0032] 本发明的非金属管寿命预测方法包括以下步骤：
[0033] 步骤一：选取试验所需管材及准备工作。
[0034] 随机选取同批次中的柔性复合管管材18根（这里规定18根是测试下限，如果出 现试验数据偏差较大情况，还需增加管材根数），每组为3根共分为6组并进行编号。并准 备其他相关工作。
[0035] 步骤二：静水压试验。
[0036] 根据标准GB/T 6111-2003在某一温度要求下进行静水压试验，静水压压力值选 取为该批管材的2倍公称压力，静水压时间选取1000小时内的离散点。
[0037] 步骤三：水压爆破试验。
[0038] 按照标准GB/T 15560-1995对静水压试验后管材进行爆破试验，测试其静水压剩 余强度，取得该数值。对数据进行分析，利用相对偏差来判定，相对偏差=[(单次测定值一 平均值）/平均值]X 100 %，当每组测试数据的相对偏差范围为-20 %?20 %即为合格数 据，最终拟合数据取平均值。反之，则重复步骤一至步骤三。
[0039] 步骤四：线性回归法进行数值拟合。
[0040] 分别以静水压时间的对数和静水压剩余强度值的对数作为横纵坐标，利用线性回 归法进行数值拟合，得出拟合方程y = ax+b。
[0041] 步骤五：曲线矫正。
[0042] 在对于已得回归直线与测试点进行观测，如果出现偏移较大的测试点应进行舍弃 并补做试验，重复步骤一至步骤五，确定最终拟合方程y = alx+bl。若各点分布符合线性回 归要求可不执行此步骤。
[0043] 步骤六：管材寿命推算。
[0044] 本发明中，寿命压力值定义为管材在长期服役后静水压达到公称压力的1. 5倍时 爆裂或泄露至失效时对应的压力值，记为Send，其值大小为δ end =1.5*公称压力。最 后通过方程中已知寿命压力值得到对应的时间值，此值即为该批次复合管的寿命时间，见 图1。
[0045] 本方法涉及的设备有静水压设备、瞬时爆破设备、温控装置等。静水压和爆破 试验方法分别按GB/T 6111-2003《流体输送用热塑性塑料管材耐压试验方法》和GB/T 15560-1995《流体输送用塑料管材液压瞬时爆破和耐压试验方法》执行。
[0046] 以下通过具体实施例进一步说明本方法：
[0047] 实例1 :预测DN100 PMMPa柔性复合管在95°C时寿命时间
[0048] (1)选取试验所需管材及准备工作。该批次的管子中任意挑选12根，2根为1组， 分别编号为1#、2#、3#、4#、5#和6# ; (2)进行静水压。静水压温度、时间及压力值设置见表 1 ; (3)静水压剩余强度测试。水压爆破试验，所得爆破压力值见表1 ; (4)线性回归法进行 数值拟合。经过对以静水压时间⑴的对数log1(lt为X轴，爆破压力（δ)的对数Iog ltlS 为Y轴的数据拟合，结果见图2,拟合方程为y =-0. 0973Χ+1. 2816 ; (5)管材寿命推算。代 入管材寿命压力值I. 5*4MPa = 6MPa，推算出寿命时间为约17年（约149349h)。
[0049] 表I DN100 PMMPa柔性复合管在95°C时试验过程数据
[0050]
【权利要求】
1. 一种非金属管寿命预测方法，其特征在于：利用静水压与爆破试验所得数据，通过 拟合并代入寿命耐压强度值后得出该管材的寿命时间； 具体步骤如下： 步骤一：选取试验所需管材 随机选取同批次中的多根柔性复合管管材，分成多组并进行编号； 步骤二：静水压试验 对每组管材进行静水压试验，静水压压力值为该批管材的2倍公称压力，静水压时间 选取多个分散的离散点； 步骤H ;水压爆破试验 对静水压试验后的管材进行爆破试验，测试其静水压剩余强度，取得每组管材的静水 压剩余强度数值，利用相对偏差来判定数值是否符合要求，相对偏差=[(单次测定值一平 均值）/平均值]X 100%，当每组测试数据的相对偏差范围为-20%?20%即为合格数据， 最终拟合数据取平均值；反之，则重复步骤一至步骤H; 步骤四：线性回归法进行数值拟合 分别W静水压时间的对数和静水压剩余强度值的对数作为横纵坐标，利用线性回归法 进行数值拟合，得出拟合方程y = ax+b ; 步骤五：曲线矫正 在对于已得回归直线与测试点进行观测，如果出现偏移较大的测试点应进行舍弃并补 做试验，重复步骤一至步骤五，确定最终拟合方程y = alx+bl，若各点分布符合线性回归要 求不执行此步骤； 步骤六；管材寿命推算 寿命压力值定义为管材在长期服役后静水压达到公称压力的1. 5倍时爆裂或泄露至 失效时对应的压力值，记为5 end,其值大小为5 end = 1. 5*公称压力，最后通过方程中已 知寿命压力值得到对应的时间值，此值即为该批次复合管的寿命时间。
2. 根据权利要求1所述的非金属管寿命预测方法，其特征在于；随机选取同批次中的 18根柔性复合管管材，每组为3根共分为6组并进行编号。
3. 根据权利要求1所述的非金属管寿命预测方法，其特征在于：进行静水压试验时，静 水压时间选取1000小时内的离散点。
【文档编号】G06F19/00GK104462806SQ201410721347
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】齐国权, 李循迹, 戚东涛, 常泽亮, 魏斌, 毛学强, 李厚补 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