专利名称：一种含表面裂纹缺陷承压设备的定量风险分析方法
技术领域：
本发明涉及承压设备风险分析领域，是一种含表面裂纹缺陷承压设备的定量风险分析的方法。
背景技术：
承压设备是压力容器、压力管道、压力锅炉、承压附件等以流体压力为基本载荷的设备。随着科学技术的进步和工业生产的发展，承压设备的使用范围日益广泛，目前承压设备已经成为化学工业，石油工业以及石油化工、煤炭、冶金、原子能、宇航、海洋工程、轻工、纺织、食品、城建等各个部门中的重要设备，既影响国民经济的发展，又具有潜在的危险性，一旦发生事故，往往造成严重的人身伤害和重大的财产损失，影响企业的生产秩序和人民群众的正常生活。在众多事故中，裂纹类缺陷导致的事故比重很高，因此在对承压设备进行风险分析时应考虑裂纹的影响。基于风险的检验(Risk based inspection)是在追求系统安全性与经济性统一的理念基础上建立起来的一种优化检验策略的方法。此方法最早由美国石油协会于20世纪90年代提出和开展，之后引入中国，并应用于石化装置中，优化检验效率，在降低或至少维持等同风险水平的同时，延长设备的操作时间和运行周期，降低检修费用。我国现在对石化装置进行风险分析所参考的标准在设计标准时假定设备是按照严格设计制造完成的，不存在任何原始超标缺陷。在中国这样的发展中国家，由于各种各样的原因并不能确保设备严格按照设计制造完成，因此在设备上会有原始超标的现象。在对这些含有原始超标缺陷的设备进行风险分析时，仅运用现有的标准不能准确地得到设备的风险情况，甚至计算得到的风险值与实际情况有很大的差异。这使得设备再次运行时存在着安全隐患，易导致事故发生。承压设备在制造时存在的缺陷主要有材料自身的缺陷；部件在组对、焊接时的缺陷等。引入修正因子FD，对不同的超标缺陷计算其修正因子，使得风险分析的结果更加精确。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中承压设备使用中，运用基于风险检验的标准进行风险分析时，所存在的忽略了表面裂纹缺陷的影响，无法实现含有表面裂纹缺陷承压设备的风险评价的问题，提出了一种含表面裂纹缺陷承压设备的定量风险分析方法，简单易行，引入了精度较高的缺陷修正系数。本发明是通过下述技术方案来解决上述问题的，一种含表面裂纹缺陷承压设备的定量风险分析方法，其包括以下步骤I、采用无损检测来确定承压设备中表面裂纹缺陷的位置、形状和尺寸；2、确定含裂纹缺陷的承压设备的应力强度因子K1,一次应力引起的应力强度因子采用如下公式，
权利要求
1.一种含表面裂纹缺陷承压设备的定量风险分析方法，包括以下步骤 (1)采用无损检测方法测量承压设备中表面裂纹缺陷的位置、形状和尺寸； (2)根据无损检测获得表面裂纹缺陷的尺寸，获取在承压设备表面裂纹缺陷处一次应力和二次应力分别引起的应力强度因子夂f、Ks1,夂f表示一次应力引起的应力强度因子，夂/表示二次应力引起的应力强度因子， (3)确定承压设备发生塑性破坏的程度，采用如下公式，
2.如权利要求I所述的含表面裂纹缺陷承压设备的风险分析方法，其特征在于，步骤(1)中所述的无损检测方法包括射线检测，超声检测和磁粉检测中的一种或多种，所述表面裂纹缺陷包括裂纹、咬边和气孔中的一种或多种，所述的表面裂纹缺陷的尺寸包括缺陷的深度a和长度2c。
3.如权利要求I所述的含表面裂纹缺陷承压设备的风险分析方法，其特征在于，步骤(2)中所述的应力强度因子，其中一次应力引起的应力强度因子，采用如下公式，
4.如权利要求I所述的含表面裂纹缺陷承压设备的风险分析方法，其特征在于，步骤(6)还包括以下步骤 (a)采用蒙特卡洛法计算待评定承压设备的失效可能性，确定该方法中所涉及的多个随机参数的分布类型及模拟次数N，参数包括内径、壁厚、裂纹深度、裂纹长度、内压和屈服强度； (b)计算Lr的值和K/的值；(c)将Lr 的值和 K/ 的值代入失效方程 Z = K/ -(1-0. 14Lr2) (O. 3+0. 7exp (-0. 65Lr6))进行计算； (d)采用步骤(a)中的参数，根据各参数分布值依次重复权利要求书I中步骤(2) (5)直到N次，模拟结束； (e)得到失效方程值大于O的次数为X次，则含表面裂纹缺陷的失效概率采用如下公式，Pf = X/N。
5.如权利要求I所述的含表面裂纹缺陷承压设备的风险分析方法，其特征在于，步骤(7)中所述的表面裂纹缺陷修正因子Fd是对承压设备失效可能性F的修正，采用如下公式， Fd = Pf /Fe， 其中Fc表示累计通用失效可能性； 根据表面裂纹缺陷修正因子Fd对承压设备失效可能性F进行修正，采用如下公式，F = FgX (Fe+Fd) XFm, 得到待评定承压设备的失效可能性F ； 其中，F表示承压设备失效可能性，Fg表示国际同类设备平均失效概率，Pf表示含表面裂纹缺陷的失效概率，Fd表示表面裂纹缺陷修正因子，Fe表示设备状况与国际同类设备平均水平比较后的加权调整系数，Fm企业管理系统与国际同类企业比较的评估修正系数，Fg,Fc、Fe、Fm 在《Riskbased inspection 2008》中查得。
全文摘要
本发明公开了一种含表面裂纹缺陷承压设备的定量风险分析方法，其包括以下步骤1.对待分析承压设备进行无损检测；2.计算含裂纹缺陷承压设备的应力强度因子KI；3.计算承压设备发生塑性破坏的程度Lr；4.计算承压设备发生断裂失效的程度Kr′；5.建立失效方程，将Lr值和Kr′值代入方程中，根据公式Z＝Kr′-(1-0.14Lr2)(0.3+0.7exp(-0.65Lr6))进行计算；6.采用蒙特卡洛法计算含表面裂纹的失效概率；7.确定含表面裂纹缺陷修正因子FD，计算承压设备的失效可能性。本发明考虑了表面裂纹缺陷对承压设备的影响，提高了风险分析结果的精度，在对承压设备检验维修时更有针对性也更加合理。
文档编号G06F19/00GK102628769SQ20121011400
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者潘硕, 肖凌桀, 赵建平 申请人:南京工业大学