一種在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法，該在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法包括：采用磁記憶檢測方法，檢測在役壓力容器缺陷，通過計算公式來實現(xiàn)缺陷的量化；采用磁記憶的檢測結(jié)果對在役壓力容器進行平面缺陷的斷裂評定、平面缺陷的疲勞評定；采用模糊綜合評判系統(tǒng)，建立綜合評判判斷矩陣，根據(jù)每一失效因素對壓力容器的損傷率及其對壓力容器安全影響的權(quán)重計算總的損傷率，明確各影響的相互聯(lián)系，作出綜合性安全評判。本發(fā)明的可靠性高、可操作性好，使評估結(jié)果能更客觀真實地反映工程實際。
【專利說明】一種在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于壓力容器安全評判【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力容器是一種具有爆炸危險的特種承壓設(shè)備，具有高溫、高壓、易燃、易爆、工藝復(fù)雜等特點，一旦發(fā)生爆炸或泄漏，后果是極其慘重的，因此，壓力容器的安全可靠性評判就顯得尤為重要。與其他方法相比，用磁記憶檢測實現(xiàn)缺陷量化，再由此對壓力容器進行的綜合安全評判具有鮮明的特點:首先磁記憶檢測作為一種新興的無損檢測手段，其檢測全面、細(xì)致，不受是否運營的影響，操作簡便、勞動強度小，得出的結(jié)果精確，適合現(xiàn)場檢測；其次采用在役壓力容器安全指標(biāo)體系對其安全問題進行分析和評判，使評判者對在役壓力容器安全綜合評判的定位由經(jīng)驗上升為科學(xué)評判，利于合理度量或評判在役壓力容器的安全，最后可以動態(tài)監(jiān)測在役壓力容器災(zāi)害的變化趨勢，分析和發(fā)現(xiàn)失效發(fā)生的前兆，尤其是各種災(zāi)害之間的關(guān)聯(lián)性，以及其引發(fā)的次生災(zāi)害。因此，基于磁記憶檢測缺陷量化的綜合安全評判以其鮮明的特點必將成為以后壓力容器安全可靠性評判的重要手段，并具有其他評判方法不可替代的優(yōu)勢。
[0003]在役壓力容器的安全評判過程中，影響其安全性能的因素是多方面的，有些因素能實現(xiàn)定量化，而有些因素只能定性分析，各因素之間又具有相關(guān)性，并且影響在役壓力容器安全的主要因素即缺陷，其檢測過程十分復(fù)雜，量化結(jié)果又不精準(zhǔn)，這些情況給其安全評定帶來很大的困難和疑惑。目前的在役壓力容器安全評定多采用單一角度評定的方式，從理論方面得出在役壓力容器是否能安全工作的結(jié)論，且不能綜合各方面因素解決它的安全程度問題。具體分析如下:缺陷的檢測、量化不準(zhǔn)確；采用單一角度評定的方式，過分依賴專家經(jīng)驗或現(xiàn)場數(shù)據(jù)，不能綜合考慮影響在役壓力容器安全性的所有主要因素，并明確各影響因素的相互聯(lián)系，與實際情況不符；評定的結(jié)果只是從理論上得出是否能安全工作的結(jié)論，不能解決安全程度問題，更不能動態(tài)監(jiān)測災(zāi)害的變化趨勢，以便更好、更準(zhǔn)確的及時發(fā)現(xiàn)災(zāi)害，做到提前預(yù)防。以上問題都會使安全評估結(jié)果不理想，其結(jié)果往往是:評估的理論結(jié)果還在安全許可內(nèi)，而實際上壓力容器已經(jīng)失效、不能使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法，旨在解決現(xiàn)有評判方法存在的在役壓力容器缺陷檢測困難、檢測結(jié)果不精確、不能動態(tài)監(jiān)測災(zāi)害的變化趨勢、評判過程復(fù)雜和評估結(jié)果與實際不相符的問題。
[0005]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法，該在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法包括:
[0006]采用磁記憶檢測方法，檢測在役壓力容器平面缺陷，通過計算公式來實現(xiàn)缺陷的量化；[0007]采用磁記憶的檢測結(jié)果對在役壓力容器進行平面缺陷的斷裂評定、平面缺陷的疲勞評定，并計算對在役壓力容器造成的損傷；得出在役壓力容器能承受的最大壓力、最終裂紋長度、最終裂紋深度、能承受的剩余壓力、剩余疲勞壽命和相應(yīng)的安全分值等技術(shù)指標(biāo)；
[0008]采用模糊綜合評判系統(tǒng)，定量化與定性分析相結(jié)合，結(jié)合工程實際建立評判集，建立綜合評判判斷矩陣，根據(jù)每一失效因素對壓力容器的損傷率及其對壓力容器安全影響的權(quán)重計算總的損傷率，摒棄采用單一角度評定、過分依賴專家經(jīng)驗或現(xiàn)場數(shù)據(jù)的方式，綜合考慮影響在役壓力容器安全性的所有主要因素，并明確各影響因素的相互聯(lián)系，作出綜合性安全評判。
[0009]進一步，采用磁記憶檢測方法實現(xiàn)平面缺陷的量化，具體方法如下:
[0010]缺陷的檢測:使用TSC-2M-8型金屬磁記憶檢測儀對在役壓力容器進行全方位檢測，采用通道補償背景磁場抑制方法，平行排布的1-3號傳感器用于檢測，4號傳感器用于補償背景磁場；
[0011]平面缺陷的量化:將檢測數(shù)據(jù)代入發(fā)明公式來計算平面缺陷的長度:
[0012]Imax = max [ | X2-X11，| x4_x31，| X6-X51 ]
[0013]Iniin = min [ | X2-X11，| X4-X31，I X6-X51 ]
【權(quán)利要求】
1.一種在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法，其特征在于，該在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法包括: 采用磁記憶檢測方法，檢測在役壓力容器平面缺陷，通過計算公式來實現(xiàn)缺陷的量化； 采用磁記憶的檢測結(jié)果對在役壓力容器進行平面缺陷的斷裂評定、平面缺陷的疲勞評定，并計算對在役壓力容器造成的損傷；得出在役壓力容器能承受的最大壓力、最終裂紋長度、最終裂紋深度、能承受的剩余壓力、剩余疲勞壽命和相應(yīng)的安全分值技術(shù)指標(biāo)； 采用模糊綜合評判系統(tǒng)，定量化與定性分析相結(jié)合，結(jié)合工程實際建立評判集，建立綜合評判判斷矩陣，根據(jù)每一失效因素對壓力容器的損傷率及其對壓力容器安全影響的權(quán)重計算總的損傷率，摒棄采用單一角度評定、過分依賴專家經(jīng)驗或現(xiàn)場數(shù)據(jù)的方式，綜合考慮影響在役壓力容器安全性的所有主要因素，并明確各影響因素的相互聯(lián)系，作出綜合性安全評判。
2.如權(quán)利要求1所述的在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法，其特征在于，采用磁記憶檢測方法實現(xiàn)缺陷的量化，具體方法如下: 缺陷的檢測:使用TSC-2M-8型金屬磁記憶檢測儀對在役壓力容器進行全方位檢測，采用通道補償背景磁場抑制方法，平行排布的1-3號傳感器用于檢測，4號傳感器用于補償背景磁場； 平面缺陷的量化:將檢測數(shù)據(jù)代入發(fā)明公式來計算平面缺陷的長度:
Imax = max [ I X2-X11，| x4_x31，| x6_x51 ]
Imin — Klin [ I X2-Xi I，I X4_X3 I，I X6_X5 I ]
/ = Q.95/max+/
2 式中:Xl—第一通道法向分量波峰位置； χ2—第一通道法向分量波谷位置； χ3—第二通道法向分量波峰位置； χ4—第二通道法向分量波谷位置； χ5—第三通道法向分量波峰位置； χ6—第三通道法向分量波谷位置； 一第一、二、三通道法向分量波峰與波谷之間距離的最大值； Imin—第一、二、三通道法向分量波峰與波谷之間距離的最小值； I 一平面缺陷的長度； 將檢測數(shù)據(jù)代入發(fā)明公式來計算平面缺陷的深度: h = 0.048Hpymax-0.9955k-0.1343 式中=Hpymax—磁記憶檢測儀第一、二、三通道中磁場法向分量的最大值； k一磁記憶檢測儀第一、二、三通道中磁場梯度的最大值； h—平面缺陷的深度。
3.如權(quán)利要求1所述的在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法，其特征在于，在模糊綜合安全評判過程中，首先使用金屬磁記憶檢測儀對在役壓力容器進行全方位檢測，把檢測數(shù)據(jù)代入公式，使缺陷量化，然后根據(jù)缺陷的量化結(jié)果進行在役壓力容器平面缺陷失效因素的評定即:平面缺陷的斷裂評定、平面缺陷的疲勞評定，再根據(jù)各失效因素建立模糊綜合評判體系，對在役壓力容器進行綜合安全評判。
4.如權(quán)利要求1所述的在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法，其特征在于，在役壓力容器失效因素評定: 平面缺陷的斷裂評定，評定方法為采用失效評定圖的方法進行，失效評定曲線方程為:
5.如權(quán)利要求1所述的在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法，其特征在于，平面缺陷的疲勞評定方法: 平首先依據(jù)疲勞裂紋擴展速率da/dN與裂紋尖端應(yīng)力強度因子變化幅度
6.如權(quán)利要求1所述的在役壓力容器缺陷量化綜合安全評判方法，其特征在于，模糊綜合評判系統(tǒng)包括: 建立因素集: 影響在役壓力容器安全性能的主要失效因素組成因素集合，取二級因素U =Iu1, U2, U3, u4} = {缺陷,重要部件,材質(zhì)，內(nèi)部環(huán)境}，U1 = {un, u12} = {平面缺陷的斷裂失效，平面缺陷的疲勞失效}，u2 = {u21, U22, U23, u24} = {膠芯,活塞,密封圈,液壓控制油路}，U3 ={u31, u32，u33} = {材料加工質(zhì)量,材料機械性能,設(shè)計合理性}, u4 = {u41, u42，u43} = 壓力,溫度，腐蝕性}； 建立評判集: 為了對各評判指標(biāo)進行定量分析，需要確定各指標(biāo)的評判集，采用5級百分制評判把評判集V劃分5個評判等級，即V=Iv1, v2, V3, v4, v5} = {極小，很小，小，較大，大}，其中V1為在役壓力容器多因素失效危險性極小，評分區(qū)間為90~100，中值為95 ；v2為危險性很小，評分區(qū)間為80~89，中值為84.5 ;依此類推；選擇各區(qū)間的中值作為等級的參數(shù)，則5個等級所對應(yīng)的參數(shù)為{95,84.5,74.5,64.5,49.5}，參數(shù)列向量為 ν = {95，84.5,74.5,64.5，·49.5}τ ； 建立權(quán)重集: (1)建立遞階層次結(jié)構(gòu): 根據(jù)建立的在役壓力容器評判因素集即評判指標(biāo)體系，將問題所包含的各因素分為四個層次:第一層是評判的總目標(biāo)層G，即在役壓力容器綜合安全程度；第二層是準(zhǔn)則層C，即缺陷，重要部件，材質(zhì)和內(nèi)部環(huán)境；最后將各具體指標(biāo)作為第三層，即指標(biāo)層P ； (2)構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣: 根據(jù)I~9標(biāo)度法逐層對各個要素兩兩之間進行重要性程度賦值，構(gòu)造判斷矩陣U =(Uij)nxn，其中Uij表示因素Ui和Uj相對于準(zhǔn)則層的重要值，矩陣U具有性質(zhì):un = I1Uij =I/Uji, i, j = I, 2，…，n，得出判斷矩陣:將矩陣X1~X5按列歸一化，即:
【文檔編號】G01N27/83GK103868985SQ201410105913
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】柳軍, 張小洪, 黃陳, 何星 申請人:西南石油大學(xué)