本发明涉及管道安全评估，特别涉及一种管道腐蚀损伤定量评估方法。
背景技术：
1、管道因其安全、高效的传输性能以及低成本的特点，已经成为长距离输送和分配石油、天然气的主要手段。尽管管道在海洋能源输运领域具备众多优点。但是随着服役时间的增长，以腐蚀为主的损伤形式，造成的管道表面点簇状的材料剥落对工程安全构成巨大的威胁。采用合理有效的方法监测海底管道的损伤程度对预防重大事故和控制经济成本起着至关重要的作用。
2、与此同时，我国在役油气管道的风险评估工作正走向定量主动的策略。由于腐蚀发生的位置和演化具有极高的随机性和密集性，实际工况下的缺陷发展规律很难确定。这就造成管道安全状态评估工作难度增大。
3、由于腐蚀的诸多影响因素之间相互关联，导致各影响因素与腐蚀速率之间难以运用确定的函数关系来描述。现有对于海底输油管道腐蚀的预测模型包括经验模型、概率模型以及机器学习模型。其中，经验模型和概率模型都依赖人的主观性，在参数选取时造成模型的可靠性和泛化性不足。此外，由于可用样本量较小，已知的对管道剩余寿命预测的机器学习模型往往难以达到理想的精度。
4、有鉴于此，实有必要提供一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本申请提供一种管道腐蚀损伤定量评估方法及装置，能够在不对管道进行破坏的情况下，准确地描述受点腐蚀影响的在役管道的损伤程度。
2、一种管道腐蚀损伤定量评估方法，包括：
3、通过力学拉伸实验对与待评估管道相同的材料进行力学性能参数测定，得到材料的强度和用于描述材料断裂行为的系数；
4、采用超声导波技术对待评估管道进行检测，获得待评估管道的缺陷位置并确定各缺陷的尺寸参数；
5、基于待评估管道的工况参数以及获取的缺陷位置和各缺陷的尺寸参数构建有限元模型；
6、利用构建的有限元模型模拟当前状况下管道的力学行为，计算出管道的模拟力学参数；
7、将有限元模型中得到的管道模拟力学参数输入到oyane韧性断裂积分模型中，得到用于评估管道腐蚀损伤情况的损伤积分值。
8、优选的，所述通过力学拉伸实验对与待评估管道相同的材料进行力学性能参数测定，得到材料的强度和用于描述材料断裂行为的系数，包括：
9、将被监测管道的材料制作成试件，进行多次单向拉伸和多次平面拉伸实验，得到材料的应力-应变曲线；
10、抛去实验中的异常数据，利用平均法分别得到单向拉伸断裂应变值和平面拉伸断裂应变值；
11、根据材料的应力-应变曲线记录材料的屈服应力、流动应力和极限应力；
12、测量试件在拉伸前后的长度数值和厚度数值，计算材料的塑性应变比；
13、根据hill屈服准则，将应力与等效应力的比值和单轴拉伸中的等效应变与第一主应变的比值简化为关于塑性应变比的函数式；
14、将塑性应变比、单向拉伸断裂应变和平面拉伸断裂应变分别代入oyane韧性断裂积分等式，分别构建单向拉伸断裂和平面拉伸断裂的oyane韧性断裂积分等式并组成方程组；
15、通过数学方式对oyane韧性断裂积分等式组成的方程组进行求解，得到描述材料断裂行为的系数。
16、优选的，所述测量材料在拉伸前后的长度数值和厚度数值，计算材料的塑性应变比中，塑性应变比的表达式为：
17、；
18、式中，表示塑性应变比；表示试样变形后的宽度；表示试样变形前的宽度；表示试样变形后的厚度；表示试样变形前的厚度。
19、优选的，所述oyane韧性断裂积分等式为：
20、；
21、式中，表示等效应变；表示静水压力；表示等效应力；、均表示描述材料断裂行为的系数；表示等效应变；表示等效应变的导数。
22、优选的，基于待评估管道的工况参数以及获取的缺陷位置和各缺陷的尺寸参数构建有限元模型，包括：
23、根据管道的长度、壁厚、外径和工作压力，建立管道段的虚拟几何模型；
24、根据实际检测到的各缺陷的尺寸参数，将各缺陷简化为能够将其包围的矩形包围盒；
25、根据实际检测到各缺陷的位置，将简化后的矩形包围盒应用到管道段模型上，构建出带有缺陷的管道模型；
26、设置管道模型有限元分析所需的各项参数，包括材料属性、网格类型、网格密度、外载荷的施加、求解器的选择和边界条件，构建出管道的有限元模型。
27、优选的，所述利用构建的有限元模型模拟当前状况下管道的力学行为，计算出管道的模拟力学参数，包括：
28、利用构建的有限元模型模拟当前状况下管道的力学行为，进行仿真计算，模拟管道在实际工作条件下的力学响应；
29、求解完成后，对计算结果进行收敛性检查，一旦结果收敛，即输出管道包括等效应变、等效应力、静水压力在内的模拟力学参数。
30、优选的，将有限元模型中得到的管道模拟力学参数输入到oyane韧性断裂积分模型中，得到用于评估管道腐蚀损伤情况的损伤积分值，包括：
31、将力学拉伸实验中得到的用于描述材料断裂行为的系数和有限元分析条件下输出的等效应变、等效应力、静水压力均代入到oyane韧性断裂积分等式中；
32、利用oyane韧性断裂积分等式进行损伤积分的计算，得到用于评估管道腐蚀损伤情况的损伤积分值。
33、优选的，在利用oyane韧性断裂积分等式进行损伤积分的计算，得到用于评估管道腐蚀损伤情况的损伤积分值中，采用等效应变代替断裂应变代入oyane韧性断裂积分等式，并得到损伤积分方程：
34、；
35、式中，表示损伤积分值。
36、与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：
37、1、本发明可对运行状态下的管道健康状况实现快速、准确的检测，显著提高了管道损伤评估的科学性、准确性和实用性，为管道失效风险预警提供科学依据和技术支撑。
38、2、本发明对管道损伤程度进行了量化，通过量化指标能够帮助制定更科学的决策和降低维护成本。
1.一种管道腐蚀损伤定量评估方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的管道腐蚀损伤定量评估方法，其特征在于，所述通过力学拉伸实验对与待评估管道相同的材料进行力学性能参数测定，得到材料的强度和用于描述材料断裂行为的系数，包括：
3.如权利要求2所述的管道腐蚀损伤定量评估方法，其特征在于，所述测量材料在拉伸前后的长度数值和厚度数值，计算材料的塑性应变比中，塑性应变比的表达式为：
4.如权利要求2所述的管道腐蚀损伤定量评估方法，其特征在于，所述oyane韧性断裂积分等式为：
5.如权利要求4所述的管道腐蚀损伤定量评估方法，其特征在于，基于待评估管道的工况参数以及获取的缺陷位置和各缺陷的尺寸参数构建有限元模型，包括：
6.如权利要求5所述的管道腐蚀损伤定量评估方法，其特征在于，所述利用构建的有限元模型模拟当前状况下管道的力学行为，计算出管道的模拟力学参数，包括：
7.如权利要求6所述的管道腐蚀损伤定量评估方法，其特征在于，将有限元模型中得到的管道模拟力学参数输入到oyane韧性断裂积分模型中，得到用于评估管道腐蚀损伤情况的损伤积分值，包括：
8.如权利要求7所述的管道腐蚀损伤定量评估方法，其特征在于，在利用oyane韧性断裂积分等式进行损伤积分的计算，得到用于评估管道腐蚀损伤情况的损伤积分值中，采用等效应变代替断裂应变代入oyane韧性断裂积分等式，并得到损伤积分方程：
