压溃强度预测方法

摘要

一种钢管的压溃强度预测方法，其特征在于，具备：使用预先求出了压溃强度的多个基准钢管来导出预测式的工序，所述预测式表示钢管的外径D(mm)除以壁厚t(mm)所得到的D/t、材料特性、压溃强度支配因子以及压溃支配耐力(σCDOS)与预测压溃强度的关系；对于成为评价对象的钢管，求出D/t、材料特性以及压溃强度支配因子的工序；求出成为所述评价对象的钢管的圆周方向的压缩应力应变曲线的工序；基于所述压缩应力应变曲线，求出使成为所述评价对象的钢管产生永久应变的应力来作为所述压溃支配耐力的工序；和由求出的所述D/t、所述材料特性、所述压溃强度支配因子以及所述压溃支配耐力，基于所述预测式算出成为所述评价对象的钢管的预测压溃强度的工序，所述永久应变相应于成为所述评价对象的钢管的所述D/t的值而设定。

权利要求

1.一种压溃强度预测方法，是预测钢管的压溃强度的方法，其特征在于，具备：使用预先求出了压溃强度的多个基准钢管来导出预测式的工序，所述预测式表示钢管的外径D除以壁厚t所得到的D/t、材料特性、压溃强度支配因子以及压溃支配耐力与预测压溃强度的关系，所述外径D和所述壁厚t的单位均为mm；

对于成为评价对象的钢管，求出外径D除以壁厚t所得到的D/t、材料特性以及压溃强度支配因子的工序；

求出成为所述评价对象的钢管的圆周方向的压缩应力应变曲线的工序；

基于所述压缩应力应变曲线，求出使成为所述评价对象的钢管产生永久应变的应力来作为所述压溃支配耐力的工序；和由求出的所述D/t、所述材料特性、所述压溃强度支配因子以及所述压溃支配耐力，基于所述预测式算出成为所述评价对象的钢管的预测压溃强度的工序，所述永久应变相应于成为所述评价对象的钢管的所述D/t的值而设定。

2.根据权利要求1所述的压溃强度预测方法，其特征在于，在成为所述评价对象的钢管的D/t的值处于屈服压溃区域的情况下，所述压溃支配耐力为0.50％耐力，在成为所述评价对象的钢管的D/t的值处于塑性压溃区域的情况下，所述压溃支配耐力为0.10％耐力，在成为所述评价对象的钢管的D/t的值处于过渡压溃区域或者弹性压溃区域的情况下，所述压溃支配耐力为0.05％耐力。

3.根据权利要求1所述的压溃强度预测方法，其特征在于，在成为所述评价对象的钢管的D/t的值为10的情况下，所述压溃支配耐力为0.50％耐力，在成为所述评价对象的钢管的D/t的值为19的情况下，所述压溃支配耐力为0.10％耐力，在成为所述评价对象的钢管的D/t的值为28～48的情况下，所述压溃支配耐力为0.05％耐力，在成为所述评价对象的钢管的D/t的值超过10且低于19的情况下，所述压溃支配耐力通过0.50％耐力和0.10％耐力的内插计算而求出，在成为所述评价对象的钢管的D/t的值超过19且低于28的情况下，所述压溃支配耐力通过0.10％耐力和0.05％耐力的内插计算而求出。

4.根据权利要求1所述的压溃强度预测方法，其特征在于，所述永久应变在D/t≤28的情况下用下述式1：CDOS(％)＝exp(5.522)×(D/t)-2.719+0.02    ···式1表示，在D/t＞28的情况下用下述式2：

CDOS(％)＝0.05   ···式2表示。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的压溃强度预测方法，其特征在于，所述材料特性包含成为所述评价对象的钢管的杨氏模量和泊松比；

所述压溃强度支配因子包含选自所述钢管的圆度、壁厚不均匀度和圆周方向的残余应力中的1种以上。

6.根据权利要求5所述的压溃强度预测方法，其特征在于，所述预测式用下述式3表示，

其中，所述式3中的PC为预测压溃强度，PE、PY分别为弹性压溃强度、全面屈服强度，H和γ为修正项，通过下述式4～式15算出，圆度u(％)＝(最大外径-最小外径)/平均外径×100…式11壁厚不均匀度e(％)＝(最大壁厚-最小壁厚)/平均壁厚×100…式12γ＝F(u，D/t)＝f(u)g(D/t)  ···式13其中，所述式4～式15中的E为杨氏模量，v为泊松比，u为用上述式11表示的圆度，e为用上述式12表示的壁厚不均匀度，σRθ为圆周方向的残余应力，σCDOS为压溃支配耐力，hα、hβ、hγ、α、β、ξ和η所表示的值为预先求出的系数。

7.根据权利要求6所述的压溃强度预测方法，其特征在于，所述式7用下述式16：

FE(D/t)＝9.39×10-1+3.37×10-2×(D/t)-3.70×10-4×(D/t)2···式16表示，所述式8用下述式17：

FY(D/t)＝1.17-1.35×10-2(D/t)-3.49×10-5×(D/t)2···式17表示，所述式9用下述式18：

GE(σcDOs)＝9.54(σCDOs)-2-1.85×10×(σCDos)-1+6.41×10-1+4.57×10-5×(σCDOS)···式18表示，所述式10用下述式19：

GY(σCDOS)＝1  ···式19表示，

所述式14用下述式20：

f(u)＝9.39×10-1+1.11×10-2×(u)+2.15×10-2×(u)2···式20表示，所述式15用下述式21：

-8 -7 2

g(D/t)＝1.08+7.06×10 ×(D/t)+7.85×10 ×(D/t)···式21表示。

说明书

压溃强度预测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及压溃强度预测方法。

[0002] 本申请基于在2016年10月18日在日本申请的专利申请2016－204404号要求优先权，将其内容援引于此。

背景技术

[0003] 对于在有外压的状态下使用的油井管或者海底管线用钢管，要求有高的压溃特性。另外，由于这些钢管若发生压溃(collapse)，则有直接导致大事故的风险，因此要求准确地知晓压溃强度。

[0004] 一般地，16英寸直径以下的钢管，通过压溃试验来测定压溃值，但大径的钢管，难以实施压溃试验，因此难以准确地知晓压溃值。

[0005] 也有利用有限元解析(FEA)来推定压溃值的方法，虽然能够准确地推定压溃值，但该方法费事。因此，希望获得使用推定式的高精度的压溃值的预测方法。

[0006] 在非专利文献1中提出了一种油井用无缝钢管的二轴压溃强度的计算方法等。

[0007] 这样的无缝钢管，被进行淬火-回火，L方向(钢管的长度方向)和C方向(周向)的强度相等。

[0008] 在非专利文献1所公开的方法中，虽然能够推定应用无缝钢管的小径油井管的二轴应力场下的压溃强度，但是存在不能够适用于应用焊接管的大径油井管的问题。

[0009] 另外，在非专利文献1中，没有进行关于压溃样式和由此所致的对压溃强度的影响的考察等。

[0010] 在先技术文献

[0011] 非专利文献

[0012] 非专利文献1：玉野敏隆、井上靖介、三牧敏太郎，“油井用钢管的二轴压溃强度及其推定式(油井用鋼管の二軸圧潰強度とその推定式)”，塑性与加工(塑性と加工)，1989年，第30卷，第338号，p385－390

[0013] 非专利文献2：美国石油学会(American Petroleum Institute):API BUL 5C3，1985

发明内容

[0014] 在以往的压溃强度预测中，如图1(a)所示那样的屈服延伸型SS曲线为对象。再者，图1(a)是在非专利文献1中记载的表示屈服延伸型SS曲线的图。

[0015] 在具有这样的屈服延伸型SS曲线的钢管的情况下，通过使用0.20％耐力，能够在一定的精度下预测压溃强度。例如，非专利文献1中记载的无缝钢管，由于进行热处理，因此显示这样的屈服延伸型SS曲线。

[0016] 可是，根据钢管的成形方法、热处理的有无，SS曲线的倾向不同。例如，未进行热处理的电阻焊钢管，显示如图1(b)所示那样的圆滑(round；ラウンド)型SS曲线。这样的圆滑型SS曲线，不显现明确的屈服现象，若与以往同样地使用0.20％耐力来进行压溃强度的预测计算，则压溃强度受到SS曲线的圆滑形状的影响，存在不能够进行精度高的压溃强度的预测计算的问题。

[0017] 例如，在UO钢管等的除了电阻焊钢管以外的焊接管的情况下，也显示复杂的SS曲线，存在不能够进行精度高的压溃强度的预测计算这样的同样的问题。

[0018] 本发明人关于能够应用于各种尺寸的钢管的压溃强度预测方法进行了潜心研究，最终得到以下见解。

[0019] 钢管的压溃现象，随着D/t的增加，变化为屈服压溃、塑性压溃、过渡压溃以及弹性压溃(参照非专利文献2)。此时，D/t越高，压溃强度越低下。

[0020] 另外，要推定压溃强度的话，需要与压溃强度相关的高的应力、即压溃支配耐力的值。以往，压溃支配耐力使用了一般作为耐力来定义的产生0.20％的永久应变的应力值。

[0021] 可是，关于随着应变增加而显示舒缓的应力增加的应力应变曲线(SS曲线)和描绘出复杂的SS曲线的钢管，屈服应力不明显。因此，根据SS曲线的形状，钢管的屈服应变的值变化，有时使用0.20％的永久应变不适合。

[0022] 本发明人发现：通过采用钢管周向的压缩SS曲线的、与永久应变值相应的数值作为压溃支配耐力，能够提供能应用于各种尺寸的钢管的压溃强度预测式。根据永久应变值的选择，压溃支配耐力大大地变化。

[0023] 通过本发明人的研究弄清了：与D/t相伴，与压溃强度相关的高的应力、即压溃支配耐力变化。即，本发明人发现：通过相应于D/t的值来设定适当的压溃支配耐力，能够进行精度高的压溃强度的预测。

[0024] 本发明是基于上述的见解而完成的。

[0025] 本发明的目的是提供能够准确地预测各种尺寸的钢管的压溃强度的压溃强度预测方法。

[0026] (1)本发明涉及的压溃强度预测方法，是预测钢管的压溃强度的方法，其特征在于，具备：

[0027] 使用预先求出了压溃强度的多个基准钢管来导出预测式的工序，所述预测式表示钢管的外径D(mm)除以壁厚t(mm)所得到的D/t、材料特性、压溃强度支配因子以及压溃支配耐力与预测压溃强度的关系；对于成为评价对象的钢管，求出外径D(mm)除以壁厚t(mm)所得到的D/t、材料特性以及压溃强度支配因子的工序；求出成为上述评价对象的钢管的圆周方向的压缩应力应变曲线的工序；基于上述压缩应力应变曲线，求出使成为上述评价对象的钢管产生永久应变的应力来作为上述压溃支配耐力的工序；和由求出的上述D/t、上述材料特性、上述压溃强度支配因子以及上述压溃支配耐力，基于上述预测式算出成为上述评价对象的钢管的预测压溃强度的工序，

[0028] 上述永久应变相应于成为上述评价对象的钢管的上述D/t的值而设定。

[0029] 根据上述的方式，由于永久应变相应于成为评价对象的钢管的D/t的值而设定，因此能够提供能准确地预测各种尺寸的钢管的压溃强度的压溃强度预测方法。

[0030] 再者，在本说明书中，将在产生X％的永久应变时所赋予的应力定义为“X％耐力”。另外，将X％耐力表记为“σX”。

[0031] 另外，将在求压溃支配耐力时使用的永久应变表记为“CDOS”，将压溃支配耐力表记为“σCDOS”。

[0032] (2)根据本发明的另一方式，在上述(1)所述的压溃强度预测方法中，可以是：上述压溃支配耐力，在成为上述评价对象的钢管的D/t的值处于屈服压溃区域的情况下为0.50％耐力，在成为上述评价对象的钢管的D/t的值处于塑性压溃区域的情况下为0.10％耐力，在成为上述评价对象的钢管的D/t的值处于过渡压溃区域或者弹性压溃区域的情况下为0.05％耐力。

[0033] (3)根据本发明的另一方式，在上述(1)所述的压溃强度预测方法中，可以是：上述压溃支配耐力，在成为上述评价对象的钢管的D/t的值为10的情况下为0.50％耐力，在成为上述评价对象的钢管的D/t的值为19的情况下为0.10％耐力，在成为上述评价对象的钢管的D/t的值为28～48的情况下为0.05％耐力，在成为上述评价对象的钢管的D/t的值超过10且低于19的情况下通过0.50％耐力和0.10％耐力的内插计算而求出，在成为上述评价对象的钢管的D/t的值超过19且低于28的情况下通过0.10％耐力和0.05％耐力的内插计算而求出。

[0034] (4)根据本发明的另一方式，在上述(1)所述的压溃强度预测方法中，上述永久应变在D/t≤28的情况下用下述式1：

[0035] CDOS(％)＝exp(5.522)×(D/t)-2.719+0.02  …(式1)

[0036] 表示，在D/t＞28的情况下用下述式2：

[0037] CDOS(％)＝0.05  …(式2)

[0038] 表示。

[0039] (5)根据本发明的另一方式，在上述(1)～(4)的任一项所述的压溃强度预测方法中，可以是：上述材料特性包含成为上述评价对象的钢管的杨氏模量和泊松比；上述压溃强度支配因子包含选自上述钢管的圆度、壁厚不均匀度和圆周方向的残余应力中的1种以上。

[0040] (6)根据本发明的另一方式，在上述(5)所述的压溃强度预测方法中，上述预测式可以用下述式3表示。

[0041]

[0042] 其中，上述式3中的PC为预测压溃强度，PE、PY分别为弹性压溃强度、全面屈服强度(general yield strength)，H和γ为修正项，通过下述式4～式15算出。再者，下述式4～式15中的E为杨氏模量，ν为泊松比，u为用下述式11表示的圆度，e为用下述式12表示的壁厚不均匀度，σRθ为圆周方向的残余应力，σCDOS为压溃支配耐力，hα、hβ、hγ、α、β、ξ和η所表示的值为预先求出的系数。

[0043]

[0044]

[0045]

[0046]

[0047]

[0048]

[0049]

[0050] 圆度u(％)＝(最大外径-最小外径)/平均外径×100…(式11)

[0051] 壁厚不均匀度e(％)＝(最大壁厚-最小壁厚)/平均壁厚×100…(式12)

[0052] γ＝F(u，D/t)＝f(u)g(D/t)  …(式13)

[0053]

[0054]

[0055] (7)根据本发明的另一方式，在上述(6)所述的压溃强度预测方法中，

[0056] 上述式7用下述式16：

[0057] FE(D/t)＝9.39×10-1+3.37×10-2×(D/t)-3.70×10-4×(D/t)2

[0058]                                           …(式16)

[0059] 表示，

[0060] 上述式8用下述式17：

[0061] FY(D/t)＝1.17-1.35×10-2(D/t)-3.49×10-5×(D/t)2

[0062]                                        …(式17)

[0063] 表示，

[0064] 上述式9用下述式18：

[0065] GE(σCDOS)

[0066] ＝9.54(σCDOS)-2-1.85×10×(σCDOS)-1+6.41×10-1+4.57×10-5×(σCDOS)

[0067]                                                 …(式18)

[0068] 表示，

[0069] 上述式10用下述式19：

[0070] GY(σCDOS)＝1  …(式19)

[0071] 表示，

[0072] 上述式14用下述式20：

[0073] f(u)＝9.39×10-1+1.11×10-2×(u)+2.15×10-2×(u)2

[0074]                                            …(式20)

[0075] 表示，

[0076] 上述式15用下述式21：

[0077] g(D/t)＝1.08+7.06×10-8×(D/t)+7.85×10-7×(D/t)2

[0078]                                           …(式21)

[0079] 表示。

[0080] 根据本发明，能够准确地预测各种尺寸的钢管的压溃强度。

附图说明

[0081] 图1中的(a)是表示屈服延伸型SS曲线的一例的图，(b)是表示圆滑型SS曲线的一例的图。

[0082] 图2是用于使用了本发明的一实施方式涉及的预测方法的情况和使用了以往的预测方法的情况的预测误差的比较的图。

[0083] 图3是用于比较分别采用压溃试验和FEA得到的压溃强度的图。

[0084] 图4是表示针对压溃强度的实验值的、实施例(本发明涉及的压溃强度预测方法)和比较例(基于以往技术的压溃强度预测方法)的比较的图。

具体实施方式

[0085] 以下对本发明的一实施方式涉及的压溃强度预测方法进行说明。可是，不言而喻，本发明并不被这些实施方式限定。

[0086] 本实施方式涉及的压溃强度预测方法，是预测钢管的压溃强度的方法，具备：使用预先求出了压溃强度的多个基准钢管来导出预测式的工序，所述预测式表示钢管的外径D(mm)除以壁厚t(mm)所得到的D/t、材料特性、压溃强度支配因子以及压溃支配耐力与预测压溃强度的关系。

[0087] 另外，本实施方式涉及的压溃强度预测方法具备：对于成为评价对象的钢管，求出外径D(mm)除以壁厚t(mm)所得到的D/t、材料特性以及压溃强度支配因子的工序。另外，本实施方式涉及的压溃强度预测方法具备：求出成为上述评价对象的钢管的圆周方向的压缩应力应变曲线的工序。

[0088] 本实施方式涉及的压溃强度预测方法具备：基于上述压缩应力应变曲线，求出使成为上述评价对象的钢管产生永久应变的应力来作为上述压溃支配耐力的工序。

[0089] 本实施方式涉及的压溃强度预测方法还具备：由求出的上述D/t、上述材料特性、上述压溃强度支配因子以及上述压溃支配耐力，基于上述预测式算出成为上述评价对象的钢管的预测压溃强度的工序。

[0090] 在此，在上述的压溃强度预测方法中，将上述永久应变相应于成为上述评价对象的钢管的上述D/t的值而设定作为特征。

[0091] 首先，使用预先求出了压溃强度的多个基准钢管来导出用于预测钢管的压溃强度的预测式。作为预测式，优选使用纳入了表示钢管的外径D与壁厚t之比D/t、材料特性、压溃强度支配因子以及压溃支配耐力与预测压溃强度的关系的参数的式子。关于预测式在后面进行叙述。

[0092] 其次，对于成为评价对象的钢管，求出外径D与壁厚t之比D/t、材料特性以及压溃强度支配因子等。

[0093] (D/t)

[0094] D/t是外径D(mm)与壁厚t(mm)之比。根据本实施方式涉及的压溃强度预测方法，即使对于D/t为10～48程度范围的钢管也能够进行精度高的预测。

[0095] (压溃强度支配因子)

[0096] 作为压溃强度支配因子的圆度，例如，以45°间隔针对4个部位测定钢管的直径，由其结果，通过后述的式11求出。

[0097] 作为压溃强度支配因子的壁厚不均匀度，例如，以45°间隔针对8个部位测定钢管的壁厚，由其结果，通过后述的式12求出。

[0098] 作为压溃强度支配因子的、圆周方向的残余应力，采用由下述式22表示的Crampton法(开口法)求出。Crampton法是通过将钢管在长度方向上切割，使残余应力解放，由切割前后的外径的变化量求出残余应力的方法。在式22中，D0为切割前的平均外径、D1为切割后的平均外径。再者，Crampton法的试验体的长度要满足L/D(试验体长度L与外径D之比)≥2。

[0099]

[0100] 在本实施方式涉及的压溃强度预测方法中，材料特性可以包含成为上述评价对象的钢管的杨氏模量和泊松比。另外，压溃强度支配因子可以包含选自上述钢管的圆度、壁厚不均匀度和圆周方向的残余应力中的1种以上。

[0101] (压缩应力应变曲线)

[0102] 接着，求出钢管的周向(C方向)的压缩应力应变曲线(SS曲线)。压缩应力应变曲线，通过从周向制取圆柱试样来进行压缩试验而得到。

[0103] 例如，可通过使用直径为钢管壁厚的70％、长度为直径的2倍(钢管壁厚的140％)那样的尺寸的圆柱试样进行压缩试验来求出。圆柱试样的制取位置，可以是22.5°、45°、90°间隔等任意的位置。

[0104] (压溃支配耐力)

[0105] 接着，基于得到的压缩应力应变曲线，求出压溃支配耐力。如上述那样，作为与压溃强度相关的高的应力的压溃支配耐力根据D/t而变化。因此，适当地选择与钢管的D/t的值相应的永久应变的值，求出在该永久应变下的耐力来作为压溃支配耐力。

[0106] 在本实施方式涉及的压溃强度预测方法中，相应于成为评价对象的钢管的D/t的值而设定永久应变的值。并且，基于压缩应力应变曲线，求出与相应于成为评价对象的钢管的D/t的值而设定的永久应变对应的应力，将该耐力作为压溃支配耐力。

[0107] 在本实施方式涉及的压溃强度预测方法中，压溃支配耐力可以在成为评价对象的钢管的D/t的值处于屈服压溃区域的情况下为0.50％耐力，在成为评价对象的钢管的D/t的值处于塑性压溃区域的情况下为0.10％耐力，在成为评价对象的钢管的D/t的值处于过渡压溃区域或者弹性压溃区域的情况下为0.05％耐力。

[0108] 在此，例如0.50％耐力意指在产生0.50％的永久应变时所赋予的应力。

[0109] 在此，上述的压溃区域，是基于文献A(美国石油学会(American Petroleum Institute)：API BUL 5C3，1985.)中的分类来分的。对于各压溃样式，将其区域规定为屈服压溃区域、塑性压溃区域、过渡压溃区域以及弹性压溃区域，通过采用与它们对应的压溃支配耐力，能够进行精度更高的压溃强度的预测。

[0110] 在本实施方式涉及的压溃强度预测方法中，压溃支配耐力可以在成为评价对象的钢管的D/t的值为10的情况下为0.50％耐力，在成为评价对象的钢管的D/t的值为19的情况下为0.10％耐力，在成为评价对象的钢管的D/t的值为28～48的情况下为0.05％耐力。

[0111] 此时，可以：在成为评价对象的钢管的D/t的值超过10且低于19的情况下，通过0.50％耐力和0.10％耐力的内插计算来求出，在成为评价对象的钢管的D/t的值超过19且低于28的情况下，通过0.10％耐力和0.05％耐力的内插计算来求出。

[0112] 关于内插计算方法，没有特别的限制，可以采用一次函数的直线来进行内插，也可以采用n次函数、对数函数、指数函数等的曲线来进行内插。

[0113] 在本实施方式涉及的压溃强度预测方法中，用于求压溃支配耐力的永久应变(％)，在D/t≤28的情况下可以用下述式1表示。

[0114] CDOS(％)＝exp(5.522)×(D/t)-2.719+0.02  …(式1)

[0115] 使用上述的式子的场合，在D/t＞28的情况下可以用下述式2表示。

[0116] CDOS(％)＝0.05  …(式2)

[0117] 通过使用上述式1以及式2，能够求出用于求压溃支配耐力的永久应变，不管钢管的级别(grade)如何都能够进行精度高的压溃强度的预测。另外，通过使用上述式1以及式2，能够求出用于求压溃支配耐力的永久应变，不管压溃区域如何都能够进行精度高的压溃强度的预测。

[0118] (预测式)

[0119] 由求出的D/t、材料特性、压溃强度支配因子以及压溃支配耐力，使用由下述式3表示的预测式，算出钢管的预测压溃强度。

[0120] 在本发明的一实施方式中，在预测式中使用的材料特性，是钢管的杨氏模量和泊松比。另外，所谓压溃强度支配因子，是指钢管的形状等的对压溃强度造成影响的因子，具体而言，可例举钢管的圆度、壁厚不均匀度以及圆周方向的残余应力。

[0121] 在预测式中，可以使用这些因子的全部，也可以使用其中的1种或者2种。例如，在预测电阻焊钢管的压溃强度的情况下，由于电阻焊钢管的壁厚不均匀度极小，因此能够省略该因子。

[0122] 另外，作为预测式，能够使用例如下述式3。

[0123]

[0124] 上述式3中的PC为预测压溃强度，PE、PY分别为弹性压溃强度、全面屈服强度，H和γ为修正项。

[0125] PE、PY、H以及γ通过下述式4～式15算出。

[0126]

[0127]

[0128]

[0129]

[0130]

[0131]

[0132]

[0133] 上述式中的E为杨氏模量，ν为泊松比，u为用下述式11表示的圆度，e为用下述式12表示的壁厚不均匀度，σRθ为圆周方向的残余应力，σCDOS为压溃支配耐力。

[0134] 圆度u(％)＝(最大外径-最小外径)/平均外径×100  …(式11)

[0135] 壁厚不均匀度e(％)＝(最大壁厚-最小壁厚)/平均壁厚×100 …(式12)

[0136] γ＝F(u，D/t)＝f(u)g(D/t)  …(式13)

[0137]

[0138]

[0139] 再者，hα、hβ、hγ、α、β、ξ和η所表示的值为预先求出的系数。关于这些系数的计算方法没有特别的限制，但是，例如对于预先求出了压溃强度的多个基准钢管，能够由实测值与预测值的误差，通过最小二乘法来确定。

[0140] (系数)

[0141] 再者，上述式中的系数α、β、ξ和η为预先求出的系数。关于这些系数的计算方法没有特别限制，但是，例如对于预先求出了压溃强度的多个基准钢管，能够由实测值与预测值的误差，通过最小二乘法来确定。

[0142] 在电阻焊钢管的情况下，优选使用式16、式17、式18、式19、式20以及式21来代替式7、式8、式9、式10、式14以及式15。

[0143] FE(D/t)、FY(D/t)、GE(σCDOS)、GY(σCDOS)、f(u)以及g(D/t)是作为预测式的式3的修正项。在本实施方式涉及的压溃强度预测方法中，式7可以用下述式16：

[0144] FE(D/t)＝9.39×10-1+3.37×10-2×(D/t)-3.70×10-4×(D/t)2

[0145]                                  …(式16)

[0146] 表示。

[0147] 另外，式8可以用下述式17：

[0148] FY(D/t)＝1.17-1.35×10-2(D/t)-3.49×10-5×(D/t)2

[0149]                                 …(式17)

[0150] 表示。

[0151] 另外，式9可以用下述式18：

[0152] GE(σCDOS)

[0153] ＝9.54(σCDOS)-2-1.85×10×(σCDOs)-1+6.41×10-1+4.57×10-5×(σCDOS)

[0154]                                     …(式18)

[0155] 表示。

[0156] 另外，式10可以用下述式19：

[0157] GY(σCDOS)＝1  …(式19)

[0158] 表示。

[0159] 另外，式14可以用下述式20：

[0160] f(u)＝9.39×10-1+1.11×10-2×(u)+2.15×10-2×(u)2

[0161]                              …(式20)

[0162] 表示。

[0163] 另外，式15可以用下述式21：

[0164] g(D/t)＝1.08+7.06×10-8×(D/t)+7.85×10-7×(D/t)2

[0165]                              …(式21)

[0166] 表示。

[0167] 上述的式16～式21，是采用了特别优选的系数α、β、ξ以及η的情况下的式7～式10、式14以及式15的变形例。

[0168] 计算系数α、β、ξ和η时的N的优选的值为5。

[0169] 再者，通过使用式3作为预测式，能够进行更高精度的压溃强度的预测。可是，作为预测式，并不仅限于式3，也可采用以下的预测式。再者，在采用以下的预测式的情况下，只要另行求出式4～式15的系数即可。

[0170] 作为预测式，可使用例如文献A(美国石油学会(American Petroleum Institute)：API BUL 5C3，1985.)中记载的式23～式26。

[0171] 式23～式26根据先前叙述的压溃样式来选择，式23是屈服压溃区域中的预测式，式24是塑性压溃区域中的预测式，式25是过渡压溃区域中的预测式，式26是弹性压溃区域中的预测式。

[0172]

[0173]

[0174]

[0175]

[0176] 文献A记载了在油井设计时使用的压溃强度预测式、和相对于钢管的各级别下的D/t的压溃样式。对于本实施方式涉及的预测式而言，根据钢管强度和D/t将压溃样式分类为弹性压溃、过渡压溃、塑性压溃、屈服压溃。

[0177] 弹性压溃式是考虑到安全系数而给予理论解的71.25％的压溃强度的。在API中，屈服压溃规定为：钢管内表面达到屈服应力的时间点的外压。塑性压溃式由K55、N80、P110无缝钢管的约2500次的压溃试验结果通过回归分析而导出。过渡压溃式是由于产生弹性压溃式和塑性压溃式的预测线图不交叉的D/t范围因此为了对其进行弥补而构建的。

[0178] 作为预测式，能够使用例如文献B(DET NORSKE VERITAS：Offshore Standard DNV－OS－F101，Submarine Pipelines Systems，2007.)中记载的式27。

[0179]

[0180] 在式27中，PC为压溃强度，Pel为弹性压溃强度，Pp为塑性压溃强度，u为圆度，D为平均外径。

[0181] 作为预测式，能够使用例如文献C(玉野敏隆，井上靖介，三牧敏太郎：塑性与加工(塑性と加工)，Vol.30，No.338，pp.385－390，1989.)中记载的式28。

[0182]

[0183] 在式28中，Pest为压溃强度，PEA为弹性压溃强度，PGO为全面屈服强度，H为修正项。

[0184] 作为预测式，能够使用例如文献D(International Organization  for Standardization：ISO/DIS 10400，Petroleum and natural gas industries，2004.)中记载的式29。

[0185] pC＝pi+2pycpec/{(pyc+pec)+[(pyc-pec)2+4pycpecHt]1/2}

[0186]                            …(式29)

[0187] 在式29中，pc为压溃强度，pi为内压，pyc为屈服压溃强度，pec为弹性压溃强度，Ht为由圆度、壁厚不均匀度、残余应力、SS曲线规定的修正函数。

[0188] 关于能够应用上述实施方式的预测方法的钢管的种类，没有特别的限制，可例举无缝钢管、电阻焊钢管、电弧焊接钢管等。再者，作为压溃强度支配因子的钢管的圆度、壁厚不均匀度以及圆周方向的残余应力的测定，能够采用例如以下的方法来进行。

[0189] 以上说明了本发明的压溃强度预测方法的实施方式，但是，不言而喻，本发明并不只被这些实施方式限定。再者，在本实施方式涉及的压溃强度预测方法中，各工序的顺序是任意的。

[0190] (实施例)

[0191] 以下记载关于本发明的压溃强度预测方法的实验例。

[0192] (实验例1)

[0193] 对于表1～4所示的形状的钢管，进行了通过有限元解析(FEA)而得到的压溃强度与使用以往方法以及本发明涉及的预测方法推定出的预测压溃强度的比较。钢管的D/t的值为10、19、28、32、48中的任一个值。

[0194] 作为以往方法，使用了非专利文献1中记载的预测式。即，在全部的比较例中，作为压溃支配耐力，采用了0.20％耐力。

[0195] 另一方面，作为本发明涉及的预测方法，使用由式3表示的预测式，作为压溃支配耐力，在D/t的值为10的情况下采用0.50％耐力，在D/t的值为19的情况下采用0.10％耐力，在D/t的值为28～48的情况下采用0.05％耐力。再者，钢管的杨氏模量为205800MPa，泊松比为0.3。

[0196] 表1

[0197]

[0198] 表2

[0199]

[0200] 表3

[0201]

[0202] 表4

[0203]

[0204] 表5

[0205]i 1 2 3 4 5
αEi 0 0 9.39×10-1 3.37×10-2 -3.70×10-4
αYi 0 0 1.17 -1.35×10-2 -3.49×10-5
βEi 9.54 -1.85×10 6.41×10-1 4.57×10-5 0
βYi 0 0 1.00 0 0
ξi 9.39×10-1 1.11×10-2 2.15×10-2 - -
ηi 1.08 7.06×10-8 7.85×10-7 - -

[0206] 表6

[0207]系数 hα hβ hγ
值 1.02×10-1 1.40×10-3 -2.92×10-2

[0208] 另外，关于在推定式中使用的系数α、β、ξ、η、hα、hβ和hγ，是对于D/t为10～48的范围的45个试样，使用最小二乘法来算出，以使得采用FEA得到的压溃强度与采用在本发明方法中使用的预测式得到的预测压溃强度的误差变为最小。将各系数的计算结果示于表5和表6。

[0209] 如表1～表4、以及图2所示，与以往的预测方法相比，在使用了本发明涉及的预测方法的情况下，成为预测误差被大幅地改善的结果。

[0210] 再者，FEA是由于组入各种因子因此相对于实测值，精度极高的计算方法。由于非常难以进行大径钢管的压溃试验，因此在本实验例中，比较了采用FEA得到的压溃强度和使用以往方法以及本发明涉及的预测方法推定出的预测压溃强度。

[0211] 为了研究采用FEA得到的压溃强度的妥当性，对于6个试样，与压溃试验的结果进行了比较。将其结果示于图3。如图3所示可知，FEA的结果能够精度良好地再现压溃试验结果。

[0212] 另外，在表7中示出关于试验体A～C的、采用FEA得到的压溃强度与压溃强度的实验值的比较。在FE模型1中，示出基于与钢管的长度方向垂直的截面上的、缝部、与缝部构成45°、90°、135°以及180°的各部位的应力应变曲线计算出的压溃强度。在FE模型2中，示出根据基于缝部、与缝部构成45°、90°、135°以及180°的部位的平均值而得到的应力应变曲线计算出的压溃强度。

[0213] 表7

[0214]

[0215] 如表7所示，采用FEA得到的压溃强度的计算结果，能够精度良好地再现实际的压溃试验结果。

[0216] (实验例2)

[0217] 图4表示关于试样A－1～D－3，相对于压溃强度的实验值的、采用本发明涉及的压溃强度预测方法得到的预测值(实施例)、和采用以往的预测式得到的预测值(比较例)的比较的图。

[0218] 从该结果可知，本发明涉及的压溃强度预测方法，相比于采用以往的预测式得到的预测值，精度高。

[0219] 产业上的可利用性

[0220] 根据本申请发明的压溃强度预测方法，能够提供能应用于各种尺寸、即各种外径和壁厚的钢管，且能准确地预测压溃强度的方法。