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专利号: 2017108255549
申请人: 西南石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种管道焊缝处自漏磁场磁感应强度的计算方法,其特征在于,该管道焊缝处自漏磁场磁感应强度的计算方法主要包括以下步骤:步骤一,管道及焊缝基础资料收集,包括管道的材质、管道的磁化特性方程、管道的走向、管道的外径D、管道的壁厚δ、管道的运行压力p、管道的埋深h、管道的长度2L、管道的约束形式、焊接材料的材质,焊缝的焊接方法,焊缝的缺陷状况;

步骤二,焊缝处管道分区,根据现管道的实际情况,将含焊缝管道进行分区,焊缝及管道被分为3个区域分别计算,Ⅰ区为管道本体区,Ⅱ区为管道本体过渡区,Ⅲ区为焊缝区;

步骤三,对管道本体区自漏磁场进行计算,基于步骤一和步骤二的结果,将管道的磁化特性方程、管道的走向、管道的外径D、管道的壁厚δ、管道的运行压力p、管道的埋深h、管道的长度2L参数代入到管道本体区自漏磁场模型中,得到管道本体区的自漏磁场磁感应强度三分量,如式(1)-式(3)所示:式中:MⅠx——管道本体区上微元体在x轴方向的磁化强度,A/m;

MⅠy——管道本体区上微元体在y轴方向的磁化强度,A/m;

MⅠz——管道本体区上微元体在z轴方向的磁化强度,A/m;

BⅠx——管道本体区自漏磁场磁感应强度在x轴方向的分量,A/m;

BⅠy——管道本体区自漏磁场磁感应强度在y轴方向的分量,A/m;

BⅠz——管道本体区自漏磁场磁感应强度在z轴方向的分量,A/m;

μ0——真空磁导率,取4π×10-7;

P(xp,yp,zp)——任意一点P处三维的坐标,m;

l——微元体在y轴方向的坐标,m;

r1——管道本体区上任意一点到P点的距离,m;

γ——焊缝坡口角,°;

D——管道的外径,m;

δ——管道的壁厚,m;

L——管道的长度的一半,m;

σs——管道的屈服强度,MPa;

——管道上任意一点与管道截面中心之间连线与x轴的夹角;

步骤四,对管道本体过渡区自漏磁场进行计算,将管道本体过渡区的磁特性方程、几何形状参数、管道的外径D、管道的壁厚δ、管道的运行压力p、管道的埋深h、管道的长度2L参数,带入管道本体过渡区自漏磁场模型中,即可对管道本体过渡区的自漏磁场磁感应强度进行计算,得到焊缝处管道本体过渡区自漏磁场磁感应强度三分量,如式(4)-式(6)所示:式中:

MⅡx——管道本体过渡区上微元体在x轴方向的磁化强度,A/m;

MⅡy——管道本体过渡区上微元体在y轴方向的磁化强度,A/m;

MⅡz——管道本体过渡区上微元体在z轴方向的磁化强度,A/m;

BⅡx——管道本体过渡区自漏磁场磁感应强度在x轴方向的分量,A/m;

BⅡy——管道本体过渡区自漏磁场磁感应强度在y轴方向的分量,A/m;

BⅡz——管道本体过渡区自漏磁场磁感应强度在z轴方向的分量,A/m;

r2——管道本体过渡区上任意一点到P点的距离,m;

步骤五,对焊缝区自漏磁场进行计算,将焊缝的磁特性方程、余高、坡口角,管道的外径D、管道的运行压力p、管道的埋深h、管道的长度2L参数,带入焊缝区自漏磁场的计算模型,即可对焊缝区产生的自漏磁场进行计算,得到焊缝区自漏磁场磁感应强度三分量的表达式,如式(7)-式(10)所示:式中:

MⅢx——焊缝区上微元体在x轴方向的磁化强度,A/m;

MⅢy——焊缝区上微元体在y轴方向的磁化强度,A/m;

MⅢz——焊缝区上微元体在z轴方向的磁化强度,A/m;

BⅢx——焊缝区自漏磁场磁感应强度在x轴方向的分量,A/m;

BⅢy——焊缝区自漏磁场磁感应强度在y轴方向的分量,A/m;

BⅢz——焊缝区自漏磁场磁感应强度在z轴方向的分量,A/m;

S3——焊缝区的横截面面积,m2;

r3——焊缝区上任意一点到P点的距离,m;

e——焊缝高度,m;

步骤六,对管道焊缝处的自漏磁场进行计算,将步骤三、步骤四和步骤五所得到的结果进行矢量叠加,即可得到管道焊缝处自漏磁场磁感应强度三分量的表达式,如式(11)-式(13)所示:Bwx=BⅠx+BⅡx+BⅢx                             (11)Bwy=BⅠy+BⅡy+BⅢy                             (12)Bwz=BⅠz+BⅡz+BⅢz                             (13)Bw=Bwx+Bwy+Bwz                              (14)式中:

Bwx——管道焊缝处自漏磁场磁感应强度在x轴方向的分量,A/m;

Bwy——管道焊缝处自漏磁场磁感应强度在y轴方向的分量,A/m;

Bwz——管道焊缝处自漏磁场磁感应强度在z轴方向的分量,A/m;

Bw——管道焊缝处自漏磁场磁感应强全量,A/m。