專利名稱：一種含表面裂紋缺陷承壓設備的定量風險分析方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及承壓設備風險分析領域，是一種含表面裂紋缺陷承壓設備的定量風險分析的方法。
背景技術(shù)：
承壓設備是壓力容器、壓力管道、壓力鍋爐、承壓附件等以流體壓力為基本載荷的設備。隨著科學技術(shù)的進步和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，承壓設備的使用范圍日益廣泛，目前承壓設備已經(jīng)成為化學工業(yè)，石油工業(yè)以及石油化工、煤炭、冶金、原子能、宇航、海洋工程、輕工、紡織、食品、城建等各個部門中的重要設備，既影響國民經(jīng)濟的發(fā)展，又具有潛在的危險性，一旦發(fā)生事故，往往造成嚴重的人身傷害和重大的財產(chǎn)損失，影響企業(yè)的生產(chǎn)秩序和人民群眾的正常生活。在眾多事故中，裂紋類缺陷導致的事故比重很高，因此在對承壓設備進行風險分析時應考慮裂紋的影響。基于風險的檢驗(Risk based inspection)是在追求系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟性統(tǒng)一的理念基礎上建立起來的一種優(yōu)化檢驗策略的方法。此方法最早由美國石油協(xié)會于20世紀90年代提出和開展，之后引入中國，并應用于石化裝置中，優(yōu)化檢驗效率，在降低或至少維持等同風險水平的同時，延長設備的操作時間和運行周期，降低檢修費用。我國現(xiàn)在對石化裝置進行風險分析所參考的標準在設計標準時假定設備是按照嚴格設計制造完成的，不存在任何原始超標缺陷。在中國這樣的發(fā)展中國家，由于各種各樣的原因并不能確保設備嚴格按照設計制造完成，因此在設備上會有原始超標的現(xiàn)象。在對這些含有原始超標缺陷的設備進行風險分析時，僅運用現(xiàn)有的標準不能準確地得到設備的風險情況，甚至計算得到的風險值與實際情況有很大的差異。這使得設備再次運行時存在著安全隱患，易導致事故發(fā)生。承壓設備在制造時存在的缺陷主要有材料自身的缺陷；部件在組對、焊接時的缺陷等。引入修正因子FD，對不同的超標缺陷計算其修正因子，使得風險分析的結(jié)果更加精確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中承壓設備使用中，運用基于風險檢驗的標準進行風險分析時，所存在的忽略了表面裂紋缺陷的影響，無法實現(xiàn)含有表面裂紋缺陷承壓設備的風險評價的問題，提出了一種含表面裂紋缺陷承壓設備的定量風險分析方法，簡單易行，引入了精度較高的缺陷修正系數(shù)。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述問題的，一種含表面裂紋缺陷承壓設備的定量風險分析方法，其包括以下步驟I、采用無損檢測來確定承壓設備中表面裂紋缺陷的位置、形狀和尺寸；2、確定含裂紋缺陷的承壓設備的應力強度因子K1,一次應力引起的應力強度因子采用如下公式，
權(quán)利要求
1.一種含表面裂紋缺陷承壓設備的定量風險分析方法，包括以下步驟 (1)采用無損檢測方法測量承壓設備中表面裂紋缺陷的位置、形狀和尺寸； (2)根據(jù)無損檢測獲得表面裂紋缺陷的尺寸，獲取在承壓設備表面裂紋缺陷處一次應力和二次應力分別引起的應力強度因子夂f、Ks1,夂f表示一次應力引起的應力強度因子，夂/表示二次應力引起的應力強度因子， (3)確定承壓設備發(fā)生塑性破壞的程度，采用如下公式，
2.如權(quán)利要求I所述的含表面裂紋缺陷承壓設備的風險分析方法，其特征在于，步驟(1)中所述的無損檢測方法包括射線檢測，超聲檢測和磁粉檢測中的一種或多種，所述表面裂紋缺陷包括裂紋、咬邊和氣孔中的一種或多種，所述的表面裂紋缺陷的尺寸包括缺陷的深度a和長度2c。
3.如權(quán)利要求I所述的含表面裂紋缺陷承壓設備的風險分析方法，其特征在于，步驟(2)中所述的應力強度因子，其中一次應力引起的應力強度因子，采用如下公式，
4.如權(quán)利要求I所述的含表面裂紋缺陷承壓設備的風險分析方法，其特征在于，步驟(6)還包括以下步驟 (a)采用蒙特卡洛法計算待評定承壓設備的失效可能性，確定該方法中所涉及的多個隨機參數(shù)的分布類型及模擬次數(shù)N，參數(shù)包括內(nèi)徑、壁厚、裂紋深度、裂紋長度、內(nèi)壓和屈服強度； (b)計算Lr的值和K/的值；(c)將Lr 的值和 K/ 的值代入失效方程 Z = K/ -(1-0. 14Lr2) (O. 3+0. 7exp (-0. 65Lr6))進行計算； (d)采用步驟(a)中的參數(shù)，根據(jù)各參數(shù)分布值依次重復權(quán)利要求書I中步驟(2) (5)直到N次，模擬結(jié)束； (e)得到失效方程值大于O的次數(shù)為X次，則含表面裂紋缺陷的失效概率采用如下公式，Pf = X/N。
5.如權(quán)利要求I所述的含表面裂紋缺陷承壓設備的風險分析方法，其特征在于，步驟(7)中所述的表面裂紋缺陷修正因子Fd是對承壓設備失效可能性F的修正，采用如下公式， Fd = Pf /Fe， 其中Fc表示累計通用失效可能性； 根據(jù)表面裂紋缺陷修正因子Fd對承壓設備失效可能性F進行修正，采用如下公式，F(xiàn) = FgX (Fe+Fd) XFm, 得到待評定承壓設備的失效可能性F ； 其中，F(xiàn)表示承壓設備失效可能性，F(xiàn)g表示國際同類設備平均失效概率，Pf表示含表面裂紋缺陷的失效概率，F(xiàn)d表示表面裂紋缺陷修正因子，F(xiàn)e表示設備狀況與國際同類設備平均水平比較后的加權(quán)調(diào)整系數(shù)，F(xiàn)m企業(yè)管理系統(tǒng)與國際同類企業(yè)比較的評估修正系數(shù)，F(xiàn)g,Fc、Fe、Fm 在《Riskbased inspection 2008》中查得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含表面裂紋缺陷承壓設備的定量風險分析方法，其包括以下步驟1.對待分析承壓設備進行無損檢測；2.計算含裂紋缺陷承壓設備的應力強度因子KI；3.計算承壓設備發(fā)生塑性破壞的程度Lr；4.計算承壓設備發(fā)生斷裂失效的程度Kr′；5.建立失效方程，將Lr值和Kr′值代入方程中，根據(jù)公式Z＝Kr′-(1-0.14Lr2)(0.3+0.7exp(-0.65Lr6))進行計算；6.采用蒙特卡洛法計算含表面裂紋的失效概率；7.確定含表面裂紋缺陷修正因子FD，計算承壓設備的失效可能性。本發(fā)明考慮了表面裂紋缺陷對承壓設備的影響，提高了風險分析結(jié)果的精度，在對承壓設備檢驗維修時更有針對性也更加合理。
文檔編號G06F19/00GK102628769SQ20121011400
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者潘碩, 肖凌桀, 趙建平 申請人:南京工業(yè)大學