专利名称：一种含埋藏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，是一种含埋藏裂纹缺陷承压设备的定量风险 分析的方法。
背景技术：
承压设备是指以压力为基本载荷涉及生命安全、危险性较大的压力容器、压力管 道、锅炉、承压附件等。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，确保其安全可靠地运行，对保 障人民群众生命和财产安全、促进国民经济发展具有重要的意义。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，因此在设备上可能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。这使得设备投用后存在着安全隐患， 易导致事故发生。因此，在对含埋藏裂纹缺陷承压设备进行风险分析时，引入含埋藏裂纹缺 陷修正因子fd，使得基于风险的检验的结果更加精确。
发明内容
本发明的目的是针对应用现有技术开展承压设备的基于风险的检验时，所存在 的忽略了埋藏裂纹缺陷的影响，无法实现含有埋藏裂纹缺陷承压设备的风险评价的问题， 引入了精度较高的缺陷修正系数，提出了一种含埋藏裂纹缺陷承压设备的定量风险分析方 法。本发明是通过下述技术方案来解决上述问题的，一种含埋藏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、采用无损检测来确定承压设备中埋藏裂纹缺陷的位置、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Kp其中，一次应力引起的应力强度因子采用如下公式，K/ =√πa){PJm^PJb),二次应力引起的应力强度因子采用如下公式， 其中，Pm表示一次应力分解的薄膜应力，Pb表示一次应力分解的弯曲应力，Qm表示二次应力分解的薄膜应力，Qb表示二次应力分解的弯曲应力，Pm> Pb、Qm> Qb是根据埋藏裂纹 的具体位置、是否在焊缝上等具体因素确定的，可根据《在役含缺陷压力容器安全评定》中 表5-2查得，fm表示薄膜应力引起的裂纹应力强度因子所用的裂纹构型因子，fb表示弯曲 应力引起的裂纹应力强度因子所用的裂纹构型因子，fm和fb在《在役含缺陷压力容器安全 评定》中表D查得；3、确定承压设备发生塑性破坏的程度步骤1中所述的无损检测可采用超声检测，射线检测等，所述的尺寸包括裂纹的 长度2c、高度2a和埋藏深度Pl ；承压设备发生塑性破坏的程度，采用如下公式，
权利要求
1.一种含埋藏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埋藏裂纹缺陷的位置、形状和尺寸； (2)根据无损检测获得埋藏裂纹缺陷的尺寸，获取在承压设备埋藏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[f、Kf, Ip表示一次应力引起的应力强度因子，K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所述的含埋藏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，超声检测中的一种或多种，所述的埋藏裂纹缺陷的尺寸包括缺陷的深度2a和长度2c。
3.如权利要求I所述的含埋藏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所述的含埋藏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、屈服强度和断裂韧度； (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广(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，则含埋藏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所述的含埋藏裂纹缺陷承压设备的风险分析方法，其特征在于，步骤(7)中所述的埋藏裂纹缺陷修正因子Fd是对承压设备失效可能性F的修正，采用如下公式， FD=Pf/Fc, 其中Fc表示累计通用失效可能性； 根据埋藏裂纹缺陷修正因子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表示含埋藏裂纹缺陷的失效概率，Fd表示埋藏裂纹缺陷修正因子，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《Risk based inspection 2008》中查得。
全文摘要
本发明公开了一种含埋藏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值；3.计算承压设备发生塑性破坏的程度Lr；4.计算承压设备发生脆性断裂失效的程度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埋藏裂纹的失效概率；7.确定含埋藏裂纹缺陷修正因子FD，计算承压设备的失效可能性。本发明考虑了埋藏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G01N3/00GK102661892SQ20121017175
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者潘硕, 肖凌桀, 赵建平 申请人:南京工业大学