CN109783921B - 油气输送管道的热影响区评估方法、装置及计算机设备 - Google Patents

油气输送管道的热影响区评估方法、装置及计算机设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油气输送管道的热影响区评估方法、装置及计算机设备，其中该方法包括：获取油气输送管道的管道厚度t，以及油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr；将管道厚度t、焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，热影响区评价模型按照h<t‑（We‑Wr）/2且t‑（We‑Wr）/2>0得到热影响区宽度h的约束条件；输出热影响区评价模型得到的热影响区宽度h的约束条件。通过本公开，实现了根据管道的管道厚度和焊缝截面特征快速评估热影响区要求。

Description

油气输送管道的热影响区评估方法、装置及计算机设备
技术领域
本发明涉及油气输送管道焊接技术领域，尤其涉及一种油气输送管道的热影响区评估方法、装置及计算机设备。
背景技术
相关技术中，在管道环焊缝焊接过程中，经常发现环焊缝热影响区软化现象，尤其对于大变形钢，这种现象更加明显。由于油气长输管道危险性大，对安全要求尤为严格，环焊缝热影响区软化作为环焊缝不利因素，需要采取有效手段进行避免。为了防止管道拉伸过程中在环焊缝位置发生断裂，需要控制环焊缝热影响区软化。
发明内容
本发明的目的是提供一种油气输送管道的热影响区评估方法、装置及计算机设备，用于解决相关技术中如何简单评估环焊缝热影响区（HAZ）的技术问题。
在本发明的一个方面，提供了一种油气输送管道的热影响区评估方法，该方法实现了根据管道厚度、预计的焊缝盖面宽度和根焊宽度评估油气输送管道热影响区宽度的约束条件，该方法包括：获取油气输送管道的管道厚度t，以及该油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr；将该管道厚度t、该焊缝盖面宽度We和该根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定该油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，该热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到热影响区宽度h的约束条件；输出该热影响区评价模型得到的热影响区宽度h的约束条件。
在本发明的另一个方面，提供了一种油气输送管道的性能评估方法，该方法实现了根据管道厚度、焊缝盖面宽度和根焊宽度评估油气输送管道是否满足性能要求，该性能要求包括焊缝热影响区软化性能，该包括：检测油气输送管道的管道厚度t、焊缝盖面宽度We、根焊宽度Wr以及热影响区宽度h；将管道厚度t、焊缝盖面宽度We、根焊宽度Wr和热影响区宽度h输入热影响区评价模型，以判断该油气输送管道的热影响区宽度h是否满足约束条件，其中，该约束条件为h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0；当该热影响区宽度h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0时，确定该油气输送管道的焊接符合性能要求。
在本发明的另一个方面，提供了一种油气输送管道的焊接工艺确定方法，该方法实现了根据管道厚度、预计的焊缝盖面宽度和根焊宽度确定油气输送管道的焊接工艺，该方法包括：获取油气输送管道的管道厚度t，以及油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr；将管道厚度t、焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到热影响区宽度h的约束条件；基于热影响区宽度h的约束条件与焊接工艺信息的对应关系，确定油气输送管道满足热影响区宽度h的约束条件时的焊接工艺信息，其中，焊接工艺信息包括焊接方法及焊接方法对应的工艺参数。
在本发明的又一个方面，提供了一种油气输送管道的热影响区评估装置，包括：获取模块，用于获取油气输送管道的管道厚度t，以及油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr；确定模块，用于将管道厚度t、焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到热影响区宽度h的约束条件；输出模块，用于输出热影响区评价模型得到的热影响区宽度h的约束条件。
在本发明的又一个方面，提供了一种油气输送管道的性能评估装置，包括：检测模块，用于检测油气输送管道的管道厚度t、焊缝盖面宽度We、根焊宽度Wr以及热影响区宽度h；判断模块，用于将管道厚度t、焊缝盖面宽度We、根焊宽度Wr和热影响区宽度h输入热影响区评价模型，以判断油气输送管道的热影响区宽度h是否满足约束条件，其中，约束条件为h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0；确定模块，用于当热影响区宽度h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0时，确定油气输送管道的焊接符合性能要求。
在本发明的又一个方面，提供了一种油气输送管道的焊接工艺确定装置，包括：获取模块，用于获取油气输送管道的管道厚度t，以及油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr；第一确定模块，用于将管道厚度t、焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到热影响区宽度h的约束条件；第二确定模块，用于基于热影响区宽度h的约束条件与焊接工艺信息的对应关系，确定油气输送管道满足热影响区宽度h的约束条件时的焊接工艺信息，其中，该焊接工艺信息包括焊接方法及焊接方法对应的工艺参数。
在本发明的再一个方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现上述任意方法的步骤或上述任意装置的步骤。
非限制性的，上述方法、装置可适用于X70或X80型管道钢板的管道，评估其手工焊(SMAW)和半自动焊（FCAW-S）制备的环焊缝。尤其适用于评估高钢级、大管径、高压力的油气输送管道。
根据材料力学理论，韧性材料变形最薄弱的方向是45°剪切应力方向，材料的断裂和应变集中出现在45°剪切方向（也称为剪切带）。发明人发现环焊缝变形遵循45°剪切带理论，并基于该理论设计了热影响区评价模块。具体的，本公开的热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到热影响区宽度h的约束条件。该约束条件下，外加轴向载荷条件下发生变形时，环焊缝变形45°剪切带落在热影响区范围外，避免了环焊缝变形集中在热影响区范围内时环焊缝发生近缝断裂。同时，对于管道厚度t，焊缝盖面宽度We和根焊宽度需要满足t-（We-Wr）/2>0。
通过本发明提供的技术方案，简便地实现了根据焊缝截面特征（焊缝盖面宽度We和根焊宽度）快速判断是否会发生环焊缝近缝断裂行为，优化焊缝截面尺寸和焊接工艺，有效保证焊缝服役安全。
附图说明
图1为根据本发明的符合约束条件的管道的示意图；
图2为根据本发明的不符合约束条件的管道的示意图；
图3为根据本发明实施例的油气输送管道的热影响区评估方法的流程图；
图4为根据本发明实施例的油气输送管道的热影响区评估装置的结构框图；
图5为根据本发明实施例的油气输送管道的性能评估方法的流程图；
图6为根据本发明实施例的油气输送管道的性能评估装置的结构框图；
图7为根据本发明实施例的油气输送管道的焊接工艺确定方法的流程图；
图8为根据本发明实施例的油气输送管道的焊接工艺确定装置的结构框图；以及
图9为根据本发明实施例的计算机设备的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据材料力学理论，韧性材料变形最薄弱的方向是45°剪切应力方向，材料的断裂和应变集中出现在45°剪切方向（也称为剪切带）。本公开发明人发现，环焊缝变形遵循45°剪切带理论，并基于该理论设计了热影响区评价模块。
非限制性地，本公开的热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到热影响区宽度h的约束条件。参考图1，满足该约束条件时，外加轴向载荷条件下发生变形时，环焊缝变形45°剪切带落在热影响区范围外，避免了环焊缝变形集中在热影响区范围内时环焊缝发生近缝断裂。参考图2，不满足该约束条件时，加轴向载荷条件下发生变形时，环焊缝变形45°剪切带落在热影响区范围内，环焊缝变形集中在热影响区范围内，环焊缝容易发生近缝断裂。
本公开提供了一种油气输送管道的热影响区评估方法，该方法实现了根据管道厚度、预计的焊缝盖面宽度和根焊宽度评估油气输送管道热影响区宽度的约束条件。
图3为根据本发明实施例的油气输送管道的热影响区评估方法的流程图，如图3所示，该方法包括步骤S302至步骤S306。
步骤S302，获取油气输送管道的管道厚度t，以及该油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr。
步骤S304，将该管道厚度t、该焊缝盖面宽度We和该根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定该油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，该热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到热影响区宽度h的约束条件。
步骤S306，输出该热影响区评价模型得到的热影响区宽度h的约束条件。
通过上述方法，实现了根据管道的管道厚度，并在焊缝截面特征满足一定条件下，评价该管道的热影响区宽度的约束条件。
在本公开的实施例中，可通过计算机图形用户界面输入管道厚度t，以及该油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr，可通过计算机图形用户界面输出热影响区评价模型得到的热影响区宽度h的约束条件，但不限于此。
本公开还提供了一种油气输送管道的热影响区评估装置。
图4为根据本发明实施例的油气输送管道的热影响区评估装置的结构框图，如图4所示，该装置包括：获取模块402，用于获取油气输送管道的管道厚度t，以及油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr；确定模块404，与获取模块402相连，用于将管道厚度t、焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到热影响区宽度h的约束条件；输出模块406，与确定模块404相连，用于输出热影响区评价模型得到的热影响区宽度h的约束条件。
在本公开的实施例中，对于给定管道厚度的管道，可以设置多组焊缝截面特征，评估每组焊缝截面特征对应的热影响区宽度h的约束条件，根据焊接工艺的难易程度、成本等选择焊接时使用的焊缝截面特征和热影响区宽度h的约束条件。
本公开还提供了一种油气输送管道的性能评估方法，该方法实现了根据管道厚度、焊缝盖面宽度和根焊宽度评估油气输送管道是否满足性能要求，该性能要求包括焊缝热影响区软化性能。
图5为根据本发明实施例的油气输送管道的性能评估方法的流程图，如图5所示，该方法包括步骤S502至步骤S506。
步骤S502，检测油气输送管道的管道厚度t、焊缝盖面宽度We、根焊宽度Wr以及热影响区宽度h。
步骤S504，将管道厚度t、焊缝盖面宽度We、根焊宽度Wr和热影响区宽度h输入热影响区评价模型，以判断该油气输送管道的热影响区宽度h是否满足约束条件，其中，该约束条件为h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0。
步骤S506，当该热影响区宽度h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0时，确定该油气输送管道的焊接符合性能要求。
通过上述方法，实现了根据管道的管道厚度、焊缝截面特征以及热影响区域宽度，评价该管道性能，具有简单易操作的优点。
本公开还提供了一种油气输送管道的性能评估装置。
图6为根据本发明实施例的油气输送管道的性能评估装置的结构框图，如图6所示，该装置包括：检测模块602，用于检测油气输送管道的管道厚度t、焊缝盖面宽度We、根焊宽度Wr以及热影响区宽度h；判断模块604，与检测模块602相连，用于将管道厚度t、焊缝盖面宽度We、根焊宽度Wr和热影响区宽度h输入热影响区评价模型，以判断油气输送管道的热影响区宽度h是否满足约束条件，其中，约束条件为h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0；确定模块606，与判断模块604相连，用于当热影响区宽度h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0时，确定油气输送管道的焊接符合性能要求。
本公开还提供了一种油气输送管道的焊接工艺确定方法，该方法实现了根据管道厚度、预计的焊缝盖面宽度和根焊宽度确定油气输送管道的焊接工艺。
图7为根据本发明实施例的油气输送管道的焊接工艺确定方法的流程图，如图7所示，该方法包括步骤S702至步骤S706。
步骤S702，获取油气输送管道的管道厚度t，以及油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr。
步骤S704，将管道厚度t、焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到热影响区宽度h的约束条件。
步骤S706，基于热影响区宽度h的约束条件与焊接工艺信息的对应关系，确定油气输送管道满足热影响区宽度h的约束条件时的焊接工艺信息，其中，焊接工艺信息包括焊接方法及焊接方法对应的工艺参数。
通过上述方法，实现了根据管道的管道厚度和焊缝截面特征，确定管道的焊接工艺，具有简单易操作的优点。
在本公开实施例中，可以通过计算机图形用户界面获取油气输送管道的管道厚度t，以及油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr，通过计算机图形用户界面输出焊接工艺信息。热影响区宽度h的约束条件与焊接工艺信息的对应关系的预先存储在数据库中，但不限于此。
本公开还提供了一种油气输送管道的焊接工艺确定装置。
图8为根据本发明实施例的油气输送管道的焊接工艺确定装置的结构框图，如图8所示，该装置包括：获取模块802，用于获取油气输送管道的管道厚度t，以及油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr；第一确定模块804，与获取模块802相连，用于将管道厚度t、焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到热影响区宽度h的约束条件；第二确定模块806，与第一确定模块804相连，用于基于热影响区宽度h的约束条件与焊接工艺信息的对应关系，确定油气输送管道满足热影响区宽度h的约束条件时的焊接工艺信息，其中，该焊接工艺信息包括焊接方法及焊接方法对应的工艺参数。
非限制性的，上述方法可适用于X70或X80型管道钢板的管道，评估其手工焊(SMAW)和半自动焊（FCAW-S）制备的环焊缝。
本实施例还提供一种计算机设备，如可以执行程序的智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器（包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群）等。本实施例的计算机设备20至少包括但不限于：可通过***总线相互通信连接的存储器21、处理器22，如图9所示。需要指出的是，图9仅示出了具有组件21-22的计算机设备20，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
本实施例中，存储器21（即可读存储介质）包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，SD或DX存储器等）、随机访问存储器（RAM）、静态随机访问存储器（SRAM）、只读存储器（ROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、可编程只读存储器（PROM）、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器21可以是计算机设备20的内部存储单元，例如该计算机设备20的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器21也可以是计算机设备20的外部存储设备，例如该计算机设备20上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。当然，存储器21还可以既包括计算机设备20的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器21通常用于存储安装于计算机设备20的操作***和各类应用软件，例如实施例一的坐席任务管理装置10的程序代码等。此外，存储器21还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
处理器22在一些实施例中可以是中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器22通常用于控制计算机设备20的总体操作。本实施例中，处理器22用于运行存储器21中存储的程序代码或者处理数据，例如上述任意装置，以实现对应方法。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，SD或DX存储器等）、随机访问存储器（RAM）、静态随机访问存储器（SRAM）、只读存储器（ROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、可编程只读存储器（PROM）、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现相应功能。本实施例的计算机可读存储介质用于存储上述任意装置，被处理器执行时实现对应方法。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种油气输送管道的热影响区评估方法，其特征在于，包括：
获取油气输送管道的管道厚度t，以及所述油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr；
将所述管道厚度t、所述焊缝盖面宽度We和所述根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定所述油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，所述热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到所述热影响区宽度h的所述约束条件；
输出所述热影响区评价模型得到的热影响区宽度h的所述约束条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油气输送管道为X70或X80型管道钢板的管道。
3.一种油气输送管道的性能评估方法，其特征在于，包括：
检测油气输送管道的管道厚度t、焊缝盖面宽度We、根焊宽度Wr以及热影响区宽度h；
将所述管道厚度t、所述焊缝盖面宽度We、所述根焊宽度Wr和所述热影响区宽度h输入热影响区评价模型，以判断所述油气输送管道的热影响区宽度h是否满足约束条件，其中，所述约束条件为h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0；
当所述热影响区宽度h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0时，确定所述油气输送管道的焊接符合性能要求。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述油气输送管道为X70或X80型管道钢板的管道。
5.一种油气输送管道的焊接工艺确定方法，其特征在于，包括：
获取油气输送管道的管道厚度t，以及所述油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr；
将所述管道厚度t、所述焊缝盖面宽度We和所述根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定所述油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，所述热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到所述热影响区宽度h的所述约束条件；
基于热影响区宽度h的约束条件与焊接工艺信息的对应关系，确定所述油气输送管道满足所述热影响区宽度h的所述约束条件时的焊接工艺信息，其中，所述焊接工艺信息包括焊接方法及所述焊接方法对应的工艺参数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述油气输送管道为X70或X80型管道钢板的管道。
7.一种油气输送管道的热影响区评估装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取油气输送管道的管道厚度t，以及所述油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr；
确定模块，用于将所述管道厚度t、所述焊缝盖面宽度We和所述根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定所述油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，所述热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到所述热影响区宽度h的所述约束条件；
输出模块，用于输出所述热影响区评价模型得到的热影响区宽度h的所述约束条件。
8.一种油气输送管道的性能评估装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于检测油气输送管道的管道厚度t、焊缝盖面宽度We、根焊宽度Wr以及热影响区宽度h；
判断模块，用于将所述管道厚度t、所述焊缝盖面宽度We、所述根焊宽度Wr和所述热影响区宽度h输入热影响区评价模型，以判断所述油气输送管道的热影响区宽度h是否满足约束条件，其中，所述约束条件为h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0；
确定模块，用于当所述热影响区宽度h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0时，确定所述油气输送管道的焊接符合性能要求。
9.一种油气输送管道的焊接工艺确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取油气输送管道的管道厚度t，以及所述油气输送管道预计的焊缝盖面宽度We和根焊宽度Wr；
第一确定模块，用于将所述管道厚度t、所述焊缝盖面宽度We和所述根焊宽度Wr输入热影响区评价模型，以确定所述油气输送管道的热影响区宽度h的约束条件，其中，所述热影响区评价模型按照h<t-（We-Wr）/2且t-（We-Wr）/2>0得到所述热影响区宽度h的所述约束条件；
第二确定模块，用于基于热影响区宽度h的约束条件与焊接工艺信息的对应关系，确定所述油气输送管道满足所述热影响区宽度h的所述约束条件时的焊接工艺信息，其中，所述焊接工艺信息包括焊接方法及所述焊接方法对应的工艺参数。
10.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
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