B型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法、装置及设备与流程

b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法、装置及设备
技术领域
1.本发明涉及管网技术领域，具体而言，本发明涉及b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法、装置及设备。


背景技术：

2.含裂纹型缺陷管道剩余强度评价是基于失效评估图方法进行的，此方法已成为含裂纹缺陷构件评价中最广泛使用的方法。失效评估图failure assessment diagram(fad)是一种用来评价含裂纹型缺陷结构适用性的方法。该方法兼顾了脆性断裂失效和塑性失稳失效，实际上是断裂力学评定方法和塑性极限载荷评定方法的结合。
3.国内有关焊缝平面型缺陷的标准主要有gb/t 19624-2019《在用含缺陷压力容器安全评价》、sy/t 6477-2017《含缺陷油气管道剩余强度评价方法》等，这些标准均采标国外标准(如bs 7910、api 579-1等)，且主要针对的是容器/管道的对接焊缝，而有关b型套筒角焊缝焊接缺陷的安全评估技术未涉及。因此，现有技术中亟需一种对b型套筒角焊缝焊接缺陷的安全评估的方案。


技术实现要素：

4.本发明提供了b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法、装置及设备，旨在解决上述至少一个问题。
5.第一方面，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法，该方法包括：
6.获取包含缺陷的待检测角焊缝，所述待检测角焊缝为b型套筒和钢管之间的角焊缝，所述缺陷为所述待检测角焊缝的焊趾部位的缺陷和熔覆金属部位的缺陷；
7.根据适用性评价方法确定所述待检测角焊缝的裂纹特征参数，所述裂纹特征参数包括应力强度因子和参比应力，所述裂纹特征参数包括所述焊趾部位对应的第一裂纹特征参数和所述熔覆金属部位对应的第二裂纹特征参数；
8.获取所述熔覆金属部位与所述套管的连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况；
9.根据所述第一等效应力分布情况和所述第二等效应力分布情况，对所述第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二裂纹特征参数。
10.本发明的有益效果是：对于b型套筒和钢管之间的待检测角焊缝，可先根据适用性评价方法分别确定焊趾部位对应的第一裂纹特征参数和熔覆金属部位对应的第二裂纹特征参数，然后根据熔覆金属部位与所述套管的连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况，对第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二裂纹特征参数，确定的第一裂纹特征参数和修正后的第二裂纹特征参数可以为b型套筒的安全性能提供数据支持。
11.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
12.进一步，上述缺陷包括轴向半椭圆形表面裂纹和环向半椭圆形表面裂纹中的至少一项；上述待检测角焊缝的应力参数因子包括所述环向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子和所述环向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子中的至少一项；所述待检测角焊缝的参比应力包括所述环向半椭圆形表面裂纹对应的第一参比应力和所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力中的至少一项；
13.若所述缺陷包括所述轴向半椭圆形表面裂纹，上述根据适用性评价方法确定所述待检测角焊缝的裂纹特征参数，包括：
14.获取所述缺陷对应的裂纹角度、裂纹厚度、裂纹半径、所述钢管的中心位置到所述钢管内壁的距离(管道内径)和管道外径；根据所述裂纹角度，确定所述缺陷对应的裂纹的裂纹最深处的第一位置和裂纹表面的第二位置；根据所述第一位置、所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径和所述适用性评价方法，确定所述裂纹最深处对应的第一应力强度因子；根据所述第二位置、所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径和所述适用性评价方法，确定所述裂纹表面对应的第二应力强度因子，所述应力强度因子包括所述第一应力强度因子和所述第二应力强度因子；根据所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径、管道最大运行压力和管道壁厚，确定所述环向半椭圆形表面裂纹对应的第一参比应力；
15.若所述缺陷包括所述轴向半椭圆形表面裂纹，所述根据适用性评价方法确定所述待检测角焊缝的裂纹特征参数，包括：获取所述管道的截面中心线轴向力；根据所述截面中心线轴向力、所述管道最大运行压力、所述裂纹角度、所述距离、所述管道外径、所述裂纹厚度和所述裂纹半径，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子；获取参数θ和参数ψ(这两个参数为无意义参数)；根据所述参数θ、参数ψ、所述裂纹厚度、管道壁厚、管道最大运行压力、裂纹半径、截面中心线轴向力、管道外径和所述距离，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力。
16.采用上述进一步方案的有益效果是，对于不同类型的缺陷对应裂纹的应力强度因子，可考虑到裂纹的不同位置处对应的应力强度因子，则可基于缺陷对应的裂纹的相关参数，准确确定出每种类型的缺陷对应的不同位置处对应的应力强度因子，还可基于影响参比应力的裂纹的相关参数，准确的确定出不同类型的缺陷对应的参比应力。
17.进一步，上述根据所述第一位置、所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径和所述适用性评价方法，确定所述裂纹最深处对应的第一应力强度因子，包括：根据所述适用性评价方法，确定第一参数a
ij
；根据所述第一位置、所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径和所述第一参数，通过第一公式，确定所述裂纹最深处对应的第一应力强度因子，所述第一公式为：
[0018][0019]
其中，ki表示第一应力强度因子，ro表示管道外径，a表示裂纹厚度，c表示裂纹半径，ri表示距离，其中，g0和g1为基于第一参数和第一位置确定的参数，g2、g3和g4为基于裂纹厚度、裂纹半径、g0和g1确定的参数；
[0020]
上述根据所述第二位置、所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述参数和所
述适用性评价方法，确定所述裂纹表面对应的第二应力强度因子，包括：根据所述第二位置、所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述参数和所述适用性评价方法，通过第二公式，确定所述裂纹表面对应的第二应力强度因子，其中，所述第二公式为：
[0021][0022]
其中，ki表示第二应力强度因子，ro表示管道外径，a表示裂纹厚度，c表示裂纹半径，ri表示距离，其中，g0和g1为基于第一参数和第二位置确定的参数，g2、g3和g4为基于裂纹厚度、裂纹半径、g0和g1确定的参数；
[0023]
上述根据所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径、管道最大运行压力和管道壁厚，确定所述环向半椭圆形表面裂纹对应的第一参比应力，包括：根据所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径、管道最大运行压力和管道壁厚，通过第三公式，确定所述第一参比应力，其中，所述第三公式为：
[0024][0025]
其中，σ
ref
表示第一参比应力，pb为基于管道最大运行压力、距离、管道外径和管道壁厚确定的参数，pm为基于管道最大运行压力、距离和管道壁厚确定的参数，ms为裂纹厚度、裂纹半径、管道壁厚和距离确定的参数，g和α均为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数；
[0026]
上述根据所述截面中心线轴向力、所述管道最大运行压力、所述裂纹角度、所述距离、所述管道外径、所述裂纹厚度和所述裂纹半径，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子，包括：根据所述截面中心线轴向力、所述管道最大运行压力、所述裂纹角度、所述距离、所述管道外径、所述裂纹厚度和所述裂纹半径，通过第四公式，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子，其中，所述第四公式为：
[0027][0028]
其中，ki表示轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子，f表示截面中心线轴向力，g0为基于第一参数和裂纹角度确定的参数，ri表示距离，a表示裂纹厚度，q为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数；
[0029]
上述根据所述参数θ、参数ψ、所述裂纹厚度、管道壁厚、管道最大运行压力、裂纹半径、截面中心线轴向力、管道外径和所述距离，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力，包括：根据所述参数θ、参数ψ、所述裂纹厚度、管道壁厚、管道最大运行压力、裂纹半径、截面中心线轴向力、管道外径和所述距离，通过第五公式，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力，其中，所述第五公式为：
[0030][0031]
其中，σ
ref
表示第二参比应力，pm为基于管道最大运行压力、距离、裂纹半径和截面中心线轴向力确定的参数，pb＝0，z为基于参数θ、参数ψ、管道壁厚、裂纹半径和裂纹厚度
确定的参数，α为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数。
[0032]
采用上述进一步方案的有益效果是，可根据具体的公式准确的计算得到裂纹特征参数。
[0033]
进一步，上述获取所述待检测角焊缝的熔覆金属部位与套管连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况，包括：获取所述钢管的第一相关参数以及所述b型套筒的第二相关参数；根据所述第一相关参数和所述第二相关参数，通过有限元模型确定所述第一等效应力分布情况和所述第二等效应力分布情况。
[0034]
采用上述进一步方案的有益效果是，可基于有限元模型的方式确定等效应力分布，可以准确的反映等效应力的分布情况。
[0035]
进一步，上述第二裂纹特征参数包括第二环向裂纹特征参数和第二轴向第二裂纹特征参数；上述根据所述第一等效应力分布情况和所述第二等效应力分布情况，对所述第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二裂纹特征参数，包括：根据所述第一等效应力分布情况，确定所述第二环向裂纹特征参数对应的环向修正系数；根据所述第二等效应力分布情况，确定所述第二轴向第二裂纹特征参数对应的轴向修正系数；根据所述环向修正系数对所述第二环向裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二环向裂纹特征参数；根据所述轴向修正系数对所述第二轴向第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二轴向第二裂纹特征参数，所述修正后的第二裂纹特征参数包括所述修正后的第二环向裂纹特征参数和所述修正后的第二轴向第二裂纹特征参数。
[0036]
采用上述进一步方案的有益效果是，考虑到等效应力分布情况对裂纹特征参数的影响，因此，基于等效应力分布情况对第二裂纹特征参数进行修正，可得到更准确的第二裂纹特征参数。
[0037]
进一步，该方法还包括：
[0038]
根据所述修正后的第二裂纹特征参数或所述第一裂纹特征参数，对所述待检测角焊缝进行性能评价。
[0039]
采用上述进一步方案的有益效果是，通过上述确定好的修正后的第二裂纹特征参数和第一裂纹特征参数，可对待检测角焊缝进行性能评价，以确保该待检测角焊缝的使用安全性。
[0040]
进一步，上述根据所述修正后的第二裂纹特征参数或所述第一裂纹特征参数，对所述待检测角焊缝进行性能评价，包括：根据所述修正后的第二裂纹特征参数或所述第一裂纹特征参数，确定韧性比；根据所述韧性比和所述修正后的第二裂纹特征参数中的修正后的应力强度因子，或根据所述韧性比和所述第一裂纹特征参数中的应力强度因子，对所述待检测角焊缝进行性能评价。
[0041]
采用上述进一步方案的有益效果是，通过韧性比和应力强度因子可评价含裂纹型缺陷构件是否发生脆性断裂或塑性失稳，从而实现对待检测角焊缝进行性能评价。
[0042]
第二方面，本发明为了解决上述技术问题还提供了b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定装置，该装置包括：
[0043]
角焊缝获取模块，用于获取包含缺陷的待检测角焊缝，所述待检测角焊缝为b型套筒和钢管之间的角焊缝，所述缺陷为所述待检测角焊缝的焊趾部位的缺陷和熔覆金属部位的缺陷；
[0044]
裂纹特征参数确定模块，用于根据适用性评价方法确定所述待检测角焊缝的裂纹特征参数，所述裂纹特征参数包括应力强度因子和参比应力，所述裂纹特征参数包括所述焊趾部位对应的第一裂纹特征参数和所述熔覆金属部位对应的第二裂纹特征参数；
[0045]
等效应力分布情况获取模块，用于获取所述熔覆金属部位与所述套管的连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况；
[0046]
修正模块，用于根据所述第一等效应力分布情况和所述第二等效应力分布情况，对所述第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二裂纹特征参数。
[0047]
第三方面，本发明为了解决上述技术问题还提供了一种电子设备，该电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行该计算机程序时实现本技术的b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法。
[0048]
第四方面，本发明为了解决上述技术问题还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本技术的b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法。
[0049]
本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0050]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0051]
图1为本发明一个实施例提供的一种b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法的流程示意图；
[0052]
图2为本发明一个实施例提供的角焊缝扩展母管裂纹缺陷示意图；
[0053]
图3为本发明一个实施例提供的一种轴向半椭圆形表面裂纹几何模型示意图；
[0054]
图4为本发明一个实施例提供的一种环向半椭圆形表面裂纹几何模型示意图；
[0055]
图5为本发明一个实施例提供的有限元几何模型的模型整体示意图；
[0056]
图6为本发明一个实施例提供的一种有限元几何模型的角焊缝形式示意图；
[0057]
图7为本发明一个实施例提供的x80材料的真应力应变曲线示意图；
[0058]
图8为本发明一个实施例提供的有限元单元模型的单元整体示意图；
[0059]
图9为本发明一个实施例提供的一种有限元单元模型的单元局部放大示意图；
[0060]
图10为本发明一个实施例提供的一种载荷及约束示意图；
[0061]
图11为本发明一个实施例提供的一种b型套筒整体变形示意图；
[0062]
图12为本发明一个实施例提供的一种b型套筒和钢管上von-mises等效应力分布示意图；
[0063]
图13为本发明一个实施例提供的一种钢管上von-mises等效应力分布示意图；
[0064]
图14为本发明一个实施例提供的一种钢管上轴向应力分布示意图；
[0065]
图15为本发明一个实施例提供的一种角焊缝上von-mises等效应力分布示意图；
[0066]
图16为本发明一个实施例提供的一种角焊缝在高度方向上等效应力分布示意图；
[0067]
图17为本发明一个实施例提供的一种角焊缝在长度方向上等效应力分布示意图；
[0068]
图18为本发明一个实施例提供的一种角焊缝上沿高度方向应力分布示意图；
[0069]
图19为本发明一个实施例提供的一种角焊缝高度方向应力与钢管轴向应力比值示意图；
[0070]
图20为本发明一个实施例提供的一种角焊缝上沿长度方向应力分布示意图；
[0071]
图21为本发明一个实施例提供的一种角焊缝长度方向应力与钢管轴向应力比值示意图；
[0072]
图22为本发明一个实施例提供的一种失效评估图示意图；
[0073]
图23为本发明一个实施例提供的一种b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定装置的结构示意图；
[0074]
图24为本发明一个实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0075]
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0076]
下面以具体实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
[0077]
本发明实施例所提供的方案可以适用于任何需要对b型套筒的适应性进行评价的应用场景中。本发明实施例所提供的方案可以由任一电子设备执行，比如，可以是用户的终端设备，包括以下至少一项：智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表、智能电视、智能车载设备。
[0078]
本发明实施例提供了一种可能的实现方式，如图1所示，提供了一种b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法的流程图，该方案可以由任一电子设备执行，例如，可以是终端设备，或者由终端设备和服务器共同执行。为描述方便，下面将以终端设备作为执行主体为例对本发明实施例提供的方法进行说明，如图1中所示的流程图，该方法可以包括以下步骤：
[0079]
步骤s110，获取包含缺陷的待检测角焊缝，待检测角焊缝为b型套筒和钢管之间的角焊缝，缺陷为待检测角焊缝的焊趾部位的缺陷和熔覆金属部位的缺陷；其中，缺陷的一种具体表现形式可以是裂纹。
[0080]
对于焊趾部位的缺陷和熔覆金属部位的缺陷中的任一个部位的缺陷(还可称为角焊缝扩展母管裂纹缺陷，具体可参见图2，图2中的套筒为b型套筒)，该缺陷可以包括轴向半椭圆形表面裂纹和环向半椭圆形表面裂纹中的至少一项。其中，轴向半椭圆形表面裂纹可参见图3，环向半椭圆形表面裂纹可参见图4。
[0081]
步骤s120，根据适用性评价方法确定待检测角焊缝的裂纹特征参数，裂纹特征参数包括应力强度因子和参比应力，裂纹特征参数包括焊趾部位对应的第一裂纹特征参数和熔覆金属部位对应的第二裂纹特征参数；
[0082]
其中，实用性评价方法具体指的是api 579-1-2021(fitness-for-service)，若缺陷包括轴向半椭圆形表面裂纹和环向半椭圆形表面裂纹中的至少一项；则待检测角焊缝的应力参数因子包括环向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子和环向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子中的至少一项；待检测角焊缝的参比应力包括环向半椭圆形表面裂纹
对应的第一参比应力和轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力中的至少一项；
[0083]
若缺陷包括环向半椭圆形表面裂纹，上述根据适用性评价方法确定待检测角焊缝的裂纹特征参数，包括：获取缺陷对应的裂纹角度、裂纹厚度、裂纹半径、钢管的中心位置到钢管内壁的距离和管道外径；根据裂纹角度，确定缺陷对应的裂纹的裂纹最深处的第一位置和裂纹表面的第二位置；其中，第一位置可以表示为φ＝π/2，第二位置可以表示为φ＝0，其中，φ为裂纹角度，裂纹角度指的是裂纹缺陷所在位置和管道轴向方向之间的夹角。
[0084]
根据第一位置、裂纹厚度、裂纹半径、距离、管道外径和适用性评价方法，确定裂纹最深处对应的第一应力强度因子；根据第二位置、裂纹厚度、裂纹半径、距离、参数和适用性评价方法，确定裂纹表面对应的第二应力强度因子，应力强度因子包括第一应力强度因子和第二应力强度因子；根据裂纹厚度、裂纹半径、距离、管道外径、管道最大运行压力p和管道壁厚t，确定环向半椭圆形表面裂纹对应的第一参比应力。
[0085]
进一步地，上述根据第一位置、裂纹厚度、裂纹半径、距离、管道外径和适用性评价方法，确定裂纹最深处对应的第一应力强度因子，包括：根据适用性评价方法，确定第一参数a
ij
；根据第一位置、裂纹厚度、裂纹半径、距离、管道外径和第一参数，通过第一公式，确定裂纹最深处对应的第一应力强度因子，第一公式为：
[0086][0087]
其中，ki表示第一应力强度因子，ro表示管道外径，a表示裂纹厚度，c表示裂纹半径，ri表示距离(管道内径)，p表示管道最大运行压力，其中，g0和g1为基于第一参数和第一位置确定的参数，g2、g3和g4为基于裂纹厚度、裂纹半径、g0和g1确定的参数；
[0088]
上述根据第二位置、裂纹厚度、裂纹半径、距离、参数和适用性评价方法，确定裂纹表面对应的第二应力强度因子，包括：根据第二位置、裂纹厚度、裂纹半径、距离、参数和适用性评价方法，通过第二公式，确定裂纹表面对应的第二应力强度因子，其中，第二公式为：
[0089][0090]
其中，ki表示第二应力强度因子，ro表示管道外径，a表示裂纹厚度，c表示裂纹半径，ri表示距离，其中，g0和g1为基于第一参数和第二位置确定的参数，g2、g3和g4为基于裂纹厚度、裂纹半径、g0和g1确定的参数；
[0091]
上述根据裂纹厚度、裂纹半径、距离、管道外径、管道最大运行压力和管道壁厚，确定第一参比应力，包括：根据裂纹厚度、裂纹半径、距离、管道外径、管道最大运行压力和管道壁厚，通过第三公式，确定参比应力，其中，第三公式为：
[0092][0093]
其中，σ
ref
表示第一参比应力，pb为基于管道最大运行压力、距离、管道外径和管道壁厚确定的参数，pm为基于管道最大运行压力、距离和管道壁厚确定的参数，ms为裂纹厚度、裂纹半径、管道壁厚和距离确定的参数，g和α均为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数。
[0094]
基于上述的描述，第一公式和第二公式是相同的公式，仅是其中的g0和g1在第一公
式中是基于第一位置确定的，在第二公式中是基于第二位置确定的。第一公式还可称为式(1)，式(1)中系数g0和g1分别由式(2)和式(3)给出。
[0095]
g0＝a
0,0
+a
1,0
β+a
2,0
β2+a
3,0
β3+a
4,0
β4+a
5,0
β5+a
6,0
β6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0096]
g1＝a
0,1
+a
1,1
β+a
2,1
β2+a
3,1
β3+a
4,1
β4+a
5,1
β5+a
6,1
β6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0097]
式(2)和式(3)中的β由式(4)给出。
[0098][0099]
通常情况，只需计算裂纹最深点(φ＝π/2)的第一应力强度因子和裂纹表面处(φ＝0)的第二应力强度因子。
[0100]
对于裂纹表面处的第二位置，式(2)和式(3)中的参数a
ij
见api 579-1-2021。
[0101]
对裂纹最深点处的第一位置，式(1)中系数g2、g3和g4分别由式(5)、式(6)和式(7)给出。
[0102][0103][0104][0105]
对裂纹表面处的第二位置，式(1)中系数g2、g3和g4分别由式(8)、式(9)和式(10)给出。
[0106][0107][0108][0109]
在式(5)、式(6)和式(7)中：
[0110][0111]
m2＝3
[0112][0113]
在式(8)、式(9)和式(10)中：
[0114]
[0115][0116][0117]
其中，
[0118]
当a/c≤1.0时
[0119]
当a/c≥1.0时
[0120]
其中，裂纹和管道的几何尺寸可满足以下条件：
[0121]
0.0≤a/t≤0.8
[0122]
0.03125≤a/c≤2.0
[0123][0124]
0.0≤t/ri≤1.0
[0125]
上述第三公式还可称为式(11)，则上述确定参比应力的过程中，所涉及的各个参数具体可参见以下计算过程：
[0126][0127]
式(11)中：
[0128][0129][0130][0131][0132][0133]
式(11)中，pm、pb分别由式(12)和式(13)给出。
[0134][0135]
[0136]
若缺陷包括轴向半椭圆形表面裂纹，根据适用性评价方法确定待检测角焊缝的裂纹特征参数，包括：获取管道的截面中心线轴向力；根据截面中心线轴向力、管道最大运行压力、裂纹角度、距离、管道外径、裂纹厚度和裂纹半径，确定轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子；获取参数θ和参数ψ；根据参数θ、参数ψ、裂纹厚度、管道壁厚、管道最大运行压力、裂纹半径、截面中心线轴向力、管道外径和距离，确定轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力。
[0137]
进一步的，可选的，上述根据截面中心线轴向力、管道最大运行压力、裂纹角度、距离、管道外径、裂纹厚度和裂纹半径，确定轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子，包括：根据截面中心线轴向力、管道最大运行压力、裂纹角度、距离、管道外径、裂纹厚度和裂纹半径，通过第四公式，确定轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子，其中，第四公式为：
[0138][0139]
其中，ki表示轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子，f表示截面中心线轴向力，g0为基于第一参数和裂纹角度确定的参数，ri表示距离，a表示裂纹厚度，q为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数；
[0140]
上述根据参数θ、参数ψ、裂纹厚度、管道壁厚、管道最大运行压力、裂纹半径、截面中心线轴向力、管道外径和距离，确定轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力，包括：根据参数θ、参数ψ、裂纹厚度、管道壁厚、管道最大运行压力、裂纹半径、截面中心线轴向力、管道外径和距离，通过第五公式，确定轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力，其中，第五公式为：
[0141][0142]
其中，σ
ref
表示第二参比应力，pm为基于管道最大运行压力、距离、裂纹半径和截面中心线轴向力确定的参数，pb＝0，z为基于参数θ、参数ψ、管道壁厚、裂纹半径和裂纹厚度确定的参数，α为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数。
[0143]
上述第四公式还可称为式(14)，其中，式(14)为：
[0144][0145]
式(14)中，f表示管道截面中心线轴向力，单位为n；参数g0取值见式(15)，与式(2)相同。p表示管道最大运行压力，q取值可参见前文描述的q的确定过程。
[0146]
g0＝a
0,0
+a
1,0
β+a
2,0
β2+a
3,0
β3+a
4,0
β4+a
5,0
β5+a
6,0
β6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)
[0147]
上述第五公式还可称为式，其中，式(16)为：
[0148][0149]
式(16)中：
[0150][0151]
ψ＝arccos(a sinθ)；
[0152][0153][0154][0155][0156][0157]
式(16)中，pm、pb分别由式(17)和式(18)给出。
[0158][0159]
pb＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0160]
步骤s130，获取熔覆金属部位与套管的连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况；
[0161]
可选的，上述获取待检测角焊缝的熔覆金属部位与套管连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况，包括：获取钢管的第一相关参数以及b型套筒的第二相关参数；根据第一相关参数和第二相关参数，通过有限元模型确定第一等效应力分布情况和第二等效应力分布情况。
[0162]
其中，上述第一等效应力分布情况和第二等效应力分布情况可以通过以下两种不同的方式确定：第一种，可以是预先基于有限元模型确定的两个参数，在执行该方案之前，可基于有限元模型和常见的钢管的第一相关参数以及常见的b型套筒的第二相关参数确定上述两个参数，将这两个参数作为已知参数，在对待检测角焊缝进行处理的过程中，可直接将这两个参数作为待检测角焊缝对应的第一等效应力分布情况和第二等效应力分布情况。第二种，预先基于有限元模型和不同类型的钢管的第一相关参数和b型套管的第二相关参数，确定不同类型的钢管和对应的b型套管之间的角焊缝对应的第一等效应力分布情况和第二等效应力分布情况，这样在对待检测角焊缝进行处理的过程中，可基于待检测角焊缝对应的第一相关参数和第二相关参数，确定待检测角焊缝对应的第一等效应力分布情况和第二等效应力分布情况。
[0163]
其中，第一相关参数可以包括但不限于钢管规格(也可称为钢管尺寸)、钢级、钢管长度，第二相关参数可以包括但不限于套筒材料。其中，钢管的中心位置为对接环焊缝。
[0164]
上述第一种实现方式的具体实现方式为：
[0165]
1)，选取钢管的第一相关参数为：钢管规格为od1219 mm
×
18.4mm，钢级为x80，钢
管长度为4m，套筒的第二相关参数为：套筒材料为q345。
[0166]
2)，构建有限元模型的几何模型：
[0167]
套筒厚度按照和钢管强度等效原则进行设计，则：
[0168][0169]
其中，σ
钢管
表示钢管材料屈服强度，σ
套筒
表示套筒材料屈服强度，ts表示套筒壁厚，tp表示钢管壁厚。
[0170]
套筒和钢管之间角焊缝采用asme pcc-2-2015标准规定，由于ts/tp＝1.61》1.4，角焊缝高度为1.4tp，套筒和钢管之间间隙g＝2.5mm。在内压和轴向载荷作用下，钢管沿轴向和中心剖面对称，为了减小计算量，采用1/4对称模型进行计算，有限元几何模型如图5和图6所示。如图5所示为模型整体，图6为角焊缝形式示意图，其中，图5和图6中不同的颜色是为了表示b型套筒的不同结构形式，如钢管、套筒、角焊缝，间隙等。
[0171]
3)，构建有限元模型的材料模型：
[0172]
钢管材料为x80，弹性模量为210gpa，泊松比为0.3，为了真实反应钢管的材料性能，采用x80钢管材料拉伸试验数据，该实测值是在材料单向拉伸试验中得到的，是以名义应变ε
nom
和名义应力σ
nom
表示的，为了准确地描述钢管在大变形过程中截面面积的改变，需要使用真实应变ε
true
、真实应力σ
true
及塑性应变ε
pl
，相互之间由公式(19)进行换算，其中，延伸率相当于材料的名义应变。
[0173][0174]
其中，e表示材料弹性模量。转换后的x80材料的真应力应变曲线如图7所示，图7中，横轴表示真实应变，纵轴表示真实应力。b型套筒材料为q345，弹性模量为210gpa，泊松比为0.3，通过查阅相关资料获得材料数据，材料强度按照下限值设置，屈服强度σs为345mpa，强度极限为490mpa，延伸率为0.22。计算时采用角焊缝和钢管强度匹配，角焊缝材料和x80材料一致。
[0175]
4)、构建有限元模型的单元模型以设置边界条件：
[0176]
对模型整体和角焊缝形式对应的部分分别进行单元划分，即将整体模型划分为多个单元，将角焊缝形式对应的部分划分为多个单元，具体可参见图8和图9，钢管、b型套筒和角焊缝采用8节点实体单元。钢管和角焊缝以及套筒和角焊缝接触面之间均采用绑定约束。计算时将钢管一端固定，在钢管内表面施加内压载荷10mpa，钢管另一端施加轴向载荷，如图10所示，其中，图10中的a表示钢管的一端位移，b表示在钢管内表面施加内压载荷，c表示钢管另一端位移。
[0177]
5)、计算过程及结果：
[0178]
在内压和轴向载荷作用下，b型套筒和钢管整体变形情况如图11所示，图11中，不同灰度的颜色分别表示各部位的变形量。由于受b型套筒径向约束，钢管在安装有b型套筒部位变形较小。b型套筒和钢管上的von-mi ses等效应力分布如图12所示，钢管上的von-mi ses等效应力分布如图13所示，钢管上轴向应力分布如图14所示。角焊缝上von-mi ses等效应力如图15所示，角焊缝与套筒连接位置沿高度方向等效应力分布如图16所示，角焊缝与钢管连接位置沿长度方向等效应力分布如图17所示。
[0179]
6)、结果分析:
[0180]
角焊缝与套筒连接位置沿高度方向等效应力分布如图18所示，由钢管上轴向应力分布可知，钢管上远场轴向应为170.5mpa(图14)，高度方向上等效应力与钢管上远场轴向应力比值分布图如图19所示，其中,角焊缝高度方向等效应力与钢管轴向应力比值最大值为1.26，最小值为0.5。
[0181]
角焊缝与钢管连接位置沿长度方向等效应力分布如图20所示，长度方向上等效应力与钢管上远场轴向应力比值分布图如图21所示。其中,角焊缝长度方向等效应力与钢管轴向应力比值最大值为1.36，最小值为0.53。
[0182]
其中，角焊缝屈服强度和抗拉强度应当取真实值，当真实值未知情况下，可采用制造标准中规定的最小要求值。残余应力按照材料屈服强度0.3-1.0倍取值。
[0183]
步骤s140，根据第一等效应力分布情况和第二等效应力分布情况，对第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二裂纹特征参数。
[0184]
在确定了环向修正系数和轴向修正系数之后，上述步骤s140的具体实现方式为：根据第一等效应力分布情况，确定第二环向裂纹特征参数对应的环向修正系数；根据第二等效应力分布情况，确定第二轴向第二裂纹特征参数对应的轴向修正系数；根据环向修正系数对第二环向裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二环向裂纹特征参数；根据轴向修正系数对第二轴向第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二轴向第二裂纹特征参数，修正后的第二裂纹特征参数包括修正后的第二环向裂纹特征参数和修正后的第二轴向第二裂纹特征参数。
[0185]
其中，根据第一等效应力分布情况，确定第二环向裂纹特征参数对应的环向修正系数的一种可实现方式为：将角焊缝高度方向等效应力与钢管轴向应力比值最大值1.26作为环向修正系数，根据第二等效应力分布情况，确定第二轴向第二裂纹特征参数对应的轴向修正系数的一种可实现方式为：将角焊缝长度方向等效应力与钢管轴向应力比值最大值1.36作为轴向修正系数。然后根据环向修正系数对第二环向裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二环向裂纹特征参数；根据轴向修正系数对第二轴向第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二轴向第二裂纹特征参数的一种实现方式为：将第二环向裂纹特征参数乘以环向修正系数，得到的乘积即为修正后的第二环向裂纹特征参数，将第二轴向第二裂纹特征参数乘以轴向修正系数，得到的乘积即为修正后的第二轴向第二裂纹特征参数。
[0186]
可选的，在得到修正后的第二裂纹特征参数和第一裂纹特征参数之后，该方法还包括：根据修正后的第二裂纹特征参数或第一裂纹特征参数，对待检测角焊缝进行性能评价。其中，性能评价的目的是基于评价结果确定待检测角焊缝对应的b型套筒能否继续使用、如何使用。
[0187]
可选的，上述根据修正后的第二裂纹特征参数或第一裂纹特征参数，对待检测角焊缝进行性能评价，包括：根据修正后的第二裂纹特征参数或第一裂纹特征参数，确定韧性比；具体可通过以下公式实现:
[0188]
kr＝(1-0.14l
r2
)[0.3+0.7exp(-0.65l
r6
)]
[0189]
kr＝0
[0190]
其中，kr＝ki/k
mat
为韧性比，ki为修正后的第二裂纹特征参数中的应力强度因子或第一裂纹特征参数中的应力强度因子，k
mat
为材料(对于角焊缝焊趾部位缺陷，材料是指钢
管的材料；对于角焊缝熔敷金属缺陷，材料指套筒的材料)的断裂韧性；lr＝σ
ref
/σy为载荷比，σ
ref
为修正后的第二裂纹特征参数中的参比应力或第一裂纹特征参数中的参比应力，σy为材料的屈服强度。为评估曲线的截止线，σu为材料的抗拉强度。
[0191]
根据韧性比和修正后的第二裂纹特征参数中的修正后的应力强度因子，或根据韧性比和第一裂纹特征参数中的应力强度因子，对待检测角焊缝进行性能评价。具体的，上述公式可对应图22所示的评估曲线示意图，该示意图的纵坐标为韧性比，横坐标为载荷比，可评价含裂纹型缺陷构件是否发生脆性断裂或塑性失稳，若评估点在评估曲线内或恰好在评估曲线上，则认为裂纹型缺陷可接受；否则，认为不可接受。
[0192]
通过本发明的方法，对于b型套筒和钢管之间的待检测角焊缝，可先根据适用性评价方法分别确定焊趾部位对应的第一裂纹特征参数和熔覆金属部位对应的第二裂纹特征参数，然后根据熔覆金属部位与套管的连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况，对第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二裂纹特征参数，确定的第一裂纹特征参数和修正后的第二裂纹特征参数可以为b型套筒的安全性能提供数据支持。
[0193]
基于与图1中所示的方法相同的原理，本发明实施例还提供了b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定装置20，如图23中所示，该b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定装置20可以包括角焊缝获取模块210、裂纹特征参数确定模块220、等效应力分布情况获取模块230和修正模块240，其中：
[0194]
角焊缝获取模块210，用于获取包含缺陷的待检测角焊缝，待检测角焊缝为b型套筒和钢管之间的角焊缝，缺陷为待检测角焊缝的焊趾部位的缺陷和熔覆金属部位的缺陷；
[0195]
裂纹特征参数确定模块220，用于根据适用性评价方法确定待检测角焊缝的裂纹特征参数，裂纹特征参数包括应力强度因子和参比应力，裂纹特征参数包括焊趾部位对应的第一裂纹特征参数和熔覆金属部位对应的第二裂纹特征参数；
[0196]
等效应力分布情况获取模块230，用于获取熔覆金属部位与套管的连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况；
[0197]
修正模块240，用于根据第一等效应力分布情况和第二等效应力分布情况，对第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二裂纹特征参数。
[0198]
可选的，上述缺陷包括轴向半椭圆形表面裂纹和环向半椭圆形表面裂纹中的至少一项；上述待检测角焊缝的应力参数因子包括环向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子和环向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子中的至少一项；待检测角焊缝的参比应力包括环向半椭圆形表面裂纹对应的第一参比应力和轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力中的至少一项；
[0199]
若缺陷包括轴向半椭圆形表面裂纹，上述裂纹特征参数确定模块220具体用于：获取缺陷对应的裂纹角度、裂纹厚度、裂纹半径、钢管的中心位置到钢管内壁的距离和管道外径；根据裂纹角度，确定缺陷对应的裂纹的裂纹最深处的第一位置和裂纹表面的第二位置；根据第一位置、裂纹厚度、裂纹半径、距离、管道外径和适用性评价方法，确定裂纹最深处对应的第一应力强度因子；根据第二位置、裂纹厚度、裂纹半径、距离、管道外径和适用性评价方法，确定裂纹表面对应的第二应力强度因子，应力强度因子包括第一应力强度因子和第
二应力强度因子；根据裂纹厚度、裂纹半径、距离、管道外径、管道最大运行压力和管道壁厚，确定环向半椭圆形表面裂纹对应的第一参比应力；
[0200]
若缺陷包括轴向半椭圆形表面裂纹，上述裂纹特征参数确定模块220具体用于：获取管道的截面中心线轴向力；根据截面中心线轴向力、管道最大运行压力、裂纹角度、距离、管道外径、裂纹厚度和裂纹半径，确定轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子；获取参数θ和参数ψ；根据参数θ、参数ψ、裂纹厚度、管道壁厚、管道最大运行压力、裂纹半径、截面中心线轴向力、管道外径和距离，确定轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力。
[0201]
可选的，上述上述裂纹特征参数确定模块220具体用于：根据适用性评价方法，确定第一参数a
ij
；根据第一位置、裂纹厚度、裂纹半径、距离、管道外径和第一参数，通过第一公式，确定裂纹最深处对应的第一应力强度因子，第一公式为：
[0202][0203]
其中，ki表示第一应力强度因子，ro表示管道外径，a表示裂纹厚度，c表示裂纹半径，ri表示距离，其中，g0和g1为基于第一参数和第一位置确定的参数，g2、g3和g4为基于裂纹厚度、裂纹半径、g0和g1确定的参数；
[0204]
上述上述裂纹特征参数确定模块220具体用于：根据第二位置、裂纹厚度、裂纹半径、距离、参数和适用性评价方法，通过第二公式，确定裂纹表面对应的第二应力强度因子，其中，第二公式为：
[0205][0206]
其中，ki表示第二应力强度因子，ro表示管道外径，a表示裂纹厚度，c表示裂纹半径，ri表示距离，其中，g0和g1为基于第一参数和第二位置确定的参数，g2、g3和g4为基于裂纹厚度、裂纹半径、g0和g1确定的参数；
[0207]
上述上述裂纹特征参数确定模块220具体用于：根据裂纹厚度、裂纹半径、距离、管道外径、管道最大运行压力和管道壁厚，通过第三公式，确定第一参比应力，其中，第三公式为：
[0208][0209]
其中，σ
ref
表示第一参比应力，pb为基于管道最大运行压力、距离、管道外径和管道壁厚确定的参数，pm为基于管道最大运行压力、距离和管道壁厚确定的参数，ms为裂纹厚度、裂纹半径、管道壁厚和距离确定的参数，g和α均为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数；
[0210]
上述上述裂纹特征参数确定模块220具体用于：根据截面中心线轴向力、管道最大运行压力、裂纹角度、距离、管道外径、裂纹厚度和裂纹半径，通过第四公式，确定轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子，其中，第四公式为：
[0211]
[0212]
其中，ki表示轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子，f表示截面中心线轴向力，g0为基于第一参数和裂纹角度确定的参数，ri表示距离，a表示裂纹厚度，q为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数；
[0213]
上述上述裂纹特征参数确定模块220具体用于：根据参数θ、参数ψ、裂纹厚度、管道壁厚、管道最大运行压力、裂纹半径、截面中心线轴向力、管道外径和距离，通过第五公式，确定轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力，其中，第五公式为：
[0214][0215]
其中，σ
ref
表示第二参比应力，pm为基于管道最大运行压力、距离、裂纹半径和截面中心线轴向力确定的参数，pb＝0，z为基于参数θ、参数ψ、管道壁厚、裂纹半径和裂纹厚度确定的参数，α为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数。
[0216]
可选的，上述裂纹特征参数确定模块230在具体用于：获取钢管的第一相关参数以及b型套筒的第二相关参数；根据第一相关参数和第二相关参数，通过有限元模型确定第一等效应力分布情况和第二等效应力分布情况。
[0217]
可选的，上述第二裂纹特征参数包括第二环向裂纹特征参数和第二轴向第二裂纹特征参数；上述修正模块240具体用于：根据第一等效应力分布情况，确定第二环向裂纹特征参数对应的环向修正系数；根据第二等效应力分布情况，确定第二轴向第二裂纹特征参数对应的轴向修正系数；根据环向修正系数对第二环向裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二环向裂纹特征参数；根据轴向修正系数对第二轴向第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二轴向第二裂纹特征参数，修正后的第二裂纹特征参数包括修正后的第二环向裂纹特征参数和修正后的第二轴向第二裂纹特征参数。
[0218]
可选的，该装置还包括：性能评价模块，用于根据修正后的第二裂纹特征参数或第一裂纹特征参数，对待检测角焊缝进行性能评价。
[0219]
可选的，上述性能评价模块具体用于：根据修正后的第二裂纹特征参数或第一裂纹特征参数，确定韧性比；根据韧性比和修正后的第二裂纹特征参数中的修正后的应力强度因子，或根据韧性比和第一裂纹特征参数中的应力强度因子，对待检测角焊缝进行性能评价。
[0220]
本发明实施例的b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定装置可执行本发明实施例所提供的b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法，其实现原理相类似，本发明各实施例中的b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定装置中的各模块、单元所执行的动作是与本发明各实施例中的b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法中的步骤相对应的，对于b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定装置的各模块的详细功能描述具体可以参见前文中所示的对应的b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法中的描述，此处不再赘述。
[0221]
基于与本发明的实施例中所示的方法相同的原理，本发明的实施例中还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括但不限于：处理器和存储器；存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于通过调用计算机程序执行本发明任一实施例所示的方法。
[0222]
在一个可选实施例中提供了一种电子设备，如图24所示，图24所示的电子设备4000包括：处理器4001和存储器4003。其中，处理器4001和存储器4003相连，如通过总线
4002相连。可选地，电子设备4000还可以包括收发器4004，收发器4004可以用于该电子设备与其他电子设备之间的数据交互，如数据的发送和/或数据的接收等。需要说明的是，实际应用中收发器4004不限于一个，该电子设备4000的结构并不构成对本发明实施例的限定。其中，电子设备也可以是终端设备，图24示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0223]
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。
[0224]
根据本发明的另一个方面，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种实施例实现方式中提供的方法。
[0225]
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

技术特征：
1.b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：获取包含缺陷的待检测角焊缝，所述待检测角焊缝为b型套筒和钢管之间的角焊缝，所述缺陷为所述待检测角焊缝的焊趾部位的缺陷和熔覆金属部位的缺陷；根据适用性评价方法确定所述待检测角焊缝的裂纹特征参数，所述裂纹特征参数包括应力强度因子和参比应力，所述裂纹特征参数包括所述焊趾部位对应的第一裂纹特征参数和所述熔覆金属部位对应的第二裂纹特征参数；获取所述熔覆金属部位与所述套管的连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况；根据所述第一等效应力分布情况和所述第二等效应力分布情况，对所述第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二裂纹特征参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缺陷包括轴向半椭圆形表面裂纹和环向半椭圆形表面裂纹中的至少一项；所述待检测角焊缝的应力参数因子包括所述环向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子和所述环向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子中的至少一项；所述待检测角焊缝的参比应力包括所述环向半椭圆形表面裂纹对应的第一参比应力和所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力中的至少一项；若所述缺陷包括所述环向半椭圆形表面裂纹，所述根据适用性评价方法确定所述待检测角焊缝的裂纹特征参数，包括：获取所述缺陷对应的裂纹角度、裂纹深度、裂纹长度、所述钢管的中心位置到所述钢管内壁的距离和管道外径；根据所述裂纹角度，确定所述缺陷对应的裂纹最深处的第一位置和裂纹表面的第二位置；根据所述第一位置、所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径和所述适用性评价方法，确定所述裂纹最深处对应的第一应力强度因子；根据所述第二位置、所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径和所述适用性评价方法，确定所述裂纹表面对应的第二应力强度因子，所述环向半椭圆形表面裂纹对应的应力强度因子包括所述第一应力强度因子和所述第二应力强度因子；根据所述裂纹深度、所述裂纹长度、所述距离、所述管道外径、管道最大运行压力和管道壁厚，确定所述环向半椭圆形表面裂纹对应的第一参比应力；若所述缺陷包括所述轴向半椭圆形表面裂纹，所述根据适用性评价方法确定所述待检测角焊缝的裂纹特征参数，包括：获取所述管道的截面中心线轴向力；根据所述截面中心线轴向力、所述管道最大运行压力、所述裂纹角度、所述距离、所述管道外径、所述裂纹厚度和所述裂纹半径，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子；获取参数θ和参数ψ；根据所述参数θ、参数ψ、所述裂纹深度、管道壁厚、管道最大运行压力、裂纹半径、截面中心线轴向力、管道外径和所述距离，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一位置、所述裂纹厚度、所
述裂纹半径、所述距离、所述管道外径和所述适用性评价方法，确定所述裂纹最深处对应的第一应力强度因子，包括：根据所述适用性评价方法，确定第一参数a
ij
；根据所述第一位置、所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径和所述第一参数，通过第一公式，确定所述裂纹最深处对应的第一应力强度因子，所述第一公式为：其中，k
i
表示第一应力强度因子，r
o
表示管道外径，a表示裂纹厚度，c表示裂纹半径，r
i
表示距离，其中，g0和g1为基于第一参数和第一位置确定的参数，g2、g3和g4为基于裂纹厚度、裂纹半径、g0和g1确定的参数；所述根据所述第二位置、所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述参数和所述适用性评价方法，确定所述裂纹表面对应的第二应力强度因子，包括：根据所述第二位置、所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述参数和所述适用性评价方法，通过第二公式，确定所述裂纹表面对应的第二应力强度因子，其中，所述第二公式为：其中，k
i
表示第二应力强度因子，r
o
表示管道外径，a表示裂纹厚度，c表示裂纹半径，r
i
表示距离，其中，g0和g1为基于第一参数和第二位置确定的参数，g2、g3和g4为基于裂纹厚度、裂纹半径、g0和g1确定的参数；所述根据所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径、管道最大运行压力和管道壁厚，确定所述环向半椭圆形表面裂纹对应的第一参比应力，包括：根据所述裂纹厚度、所述裂纹半径、所述距离、所述管道外径、管道最大运行压力和管道壁厚，通过第三公式，确定所述第一参比应力，其中，所述第三公式为：其中，σ
ref
表示第一参比应力，p
b
为基于管道最大运行压力、距离、管道外径和管道壁厚确定的参数，p
m
为基于管道最大运行压力、距离和管道壁厚确定的参数，m
s
为裂纹厚度、裂纹半径、管道壁厚和距离确定的参数，g和α均为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数；所述根据所述截面中心线轴向力、所述管道最大运行压力、所述裂纹角度、所述距离、所述管道外径、所述裂纹厚度和所述裂纹半径，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子，包括：根据所述截面中心线轴向力、所述管道最大运行压力、所述裂纹角度、所述距离、所述管道外径、所述裂纹厚度和所述裂纹半径，通过第四公式，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子，其中，所述第四公式为：
其中，k
i
表示轴向半椭圆形表面裂纹对应的应力参数因子，f表示截面中心线轴向力，g0为基于第一参数和裂纹角度确定的参数，r
i
表示距离，a表示裂纹厚度，q为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数；所述根据所述参数θ、参数ψ、所述裂纹厚度、管道壁厚、管道最大运行压力、裂纹半径、截面中心线轴向力、管道外径和所述距离，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力，包括：根据所述参数θ、参数ψ、所述裂纹厚度、管道壁厚、管道最大运行压力、裂纹半径、截面中心线轴向力、管道外径和所述距离，通过第五公式，确定所述轴向半椭圆形表面裂纹对应的第二参比应力，其中，所述第五公式为：其中，σ
ref
表示第二参比应力，p
m
为基于管道最大运行压力、距离、裂纹半径和截面中心线轴向力确定的参数，p
b
＝0，z为基于参数θ、参数ψ、管道壁厚、裂纹半径和裂纹厚度确定的参数，α为基于裂纹厚度和裂纹半径确定的参数。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述获取所述待检测角焊缝的熔覆金属部位与套管连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况，包括：获取所述钢管的第一相关参数以及所述b型套筒的第二相关参数；根据所述第一相关参数和所述第二相关参数，通过有限元模型确定所述第一等效应力分布情况和所述第二等效应力分布情况。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二裂纹特征参数包括第二环向裂纹特征参数和第二轴向第二裂纹特征参数；所述根据所述第一等效应力分布情况和所述第二等效应力分布情况，对所述第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二裂纹特征参数，包括：根据所述第一等效应力分布情况，确定所述第二环向裂纹特征参数对应的环向修正系数；根据所述第二等效应力分布情况，确定所述第二轴向第二裂纹特征参数对应的轴向修正系数；根据所述环向修正系数对所述第二环向裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二环向裂纹特征参数；根据所述轴向修正系数对所述第二轴向第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二轴向第二裂纹特征参数，所述修正后的第二裂纹特征参数包括所述修正后的第二环向裂纹特征参数和所述修正后的第二轴向第二裂纹特征参数。6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述修正后的第二裂纹特征参数或所述第一裂纹特征参数，对所述待检测角焊缝进行性能评价。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述修正后的第二裂纹特征参数或所述第一裂纹特征参数，对所述待检测角焊缝进行性能评价，包括：
根据所述修正后的第二裂纹特征参数或所述第一裂纹特征参数，确定韧性比；根据所述韧性比和所述修正后的第二裂纹特征参数中的修正后的应力强度因子，或根据所述韧性比和所述第一裂纹特征参数中的应力强度因子，对所述待检测角焊缝进行性能评价。8.b型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定装置，其特征在于，包括：角焊缝获取模块，用于获取包含缺陷的待检测角焊缝，所述待检测角焊缝为b型套筒和钢管之间的角焊缝，所述缺陷为所述待检测角焊缝的焊趾部位的缺陷和熔覆金属部位的缺陷；裂纹特征参数确定模块，用于根据适用性评价方法确定所述待检测角焊缝的裂纹特征参数，所述裂纹特征参数包括应力强度因子和参比应力，所述裂纹特征参数包括所述焊趾部位对应的第一裂纹特征参数和所述熔覆金属部位对应的第二裂纹特征参数；等效应力分布情况获取模块，用于获取所述熔覆金属部位与所述套管的连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况；修正模块，用于根据所述第一等效应力分布情况和所述第二等效应力分布情况，对所述第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二裂纹特征参数。9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器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1-7中任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及B型套筒角焊缝的裂纹特征参数确定方法、装置及设备，该方法包括：获取包含缺陷的待检测角焊缝，待检测角焊缝为B型套筒和钢管之间的角焊缝；根据适用性评价方法确定所述待检测角焊缝的裂纹特征参数，所述裂纹特征参数包括应力强度因子和参比应力；获取所述熔覆金属部位与所述套管的连接位置沿高度方向的第一等效应力分布情况和沿轴向方向的第二等效应力分布情况；根据所述第一等效应力分布情况和所述第二等效应力分布情况，对所述第二裂纹特征参数进行修正，得到修正后的第二裂纹特征参数。通过本发明的方法，可以为B型套筒的安全性能提供数据支持。安全性能提供数据支持。安全性能提供数据支持。


技术研发人员：郭磊 王磊磊 吴明畅 冯庆善 戴联双 王多才 李洪烈 刘勇 毛建
受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/7/18