一种在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法
【专利摘要】本发明公开了一种在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法，该在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法包括：采用磁记忆检测方法，检测在役压力容器缺陷，通过计算公式来实现缺陷的量化；采用磁记忆的检测结果对在役压力容器进行平面缺陷的断裂评定、平面缺陷的疲劳评定；采用模糊综合评判系统，建立综合评判判断矩阵，根据每一失效因素对压力容器的损伤率及其对压力容器安全影响的权重计算总的损伤率，明确各影响的相互联系，作出综合性安全评判。本发明的可靠性高、可操作性好，使评估结果能更客观真实地反映工程实际。
【专利说明】一种在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法
【技术领域】
[0001]本发明属于压力容器安全评判【技术领域】，尤其涉及一种在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法。
【背景技术】
[0002]压力容器是一种具有爆炸危险的特种承压设备，具有高温、高压、易燃、易爆、工艺复杂等特点，一旦发生爆炸或泄漏，后果是极其惨重的，因此，压力容器的安全可靠性评判就显得尤为重要。与其他方法相比，用磁记忆检测实现缺陷量化，再由此对压力容器进行的综合安全评判具有鲜明的特点:首先磁记忆检测作为一种新兴的无损检测手段，其检测全面、细致，不受是否运营的影响，操作简便、劳动强度小，得出的结果精确，适合现场检测；其次采用在役压力容器安全指标体系对其安全问题进行分析和评判，使评判者对在役压力容器安全综合评判的定位由经验上升为科学评判，利于合理度量或评判在役压力容器的安全，最后可以动态监测在役压力容器灾害的变化趋势，分析和发现失效发生的前兆，尤其是各种灾害之间的关联性，以及其引发的次生灾害。因此，基于磁记忆检测缺陷量化的综合安全评判以其鲜明的特点必将成为以后压力容器安全可靠性评判的重要手段，并具有其他评判方法不可替代的优势。
[0003]在役压力容器的安全评判过程中，影响其安全性能的因素是多方面的，有些因素能实现定量化，而有些因素只能定性分析，各因素之间又具有相关性，并且影响在役压力容器安全的主要因素即缺陷，其检测过程十分复杂，量化结果又不精准，这些情况给其安全评定带来很大的困难和疑惑。目前的在役压力容器安全评定多采用单一角度评定的方式，从理论方面得出在役压力容器是否能安全工作的结论，且不能综合各方面因素解决它的安全程度问题。具体分析如下:缺陷的检测、量化不准确；采用单一角度评定的方式，过分依赖专家经验或现场数据，不能综合考虑影响在役压力容器安全性的所有主要因素，并明确各影响因素的相互联系，与实际情况不符；评定的结果只是从理论上得出是否能安全工作的结论，不能解决安全程度问题，更不能动态监测灾害的变化趋势，以便更好、更准确的及时发现灾害，做到提前预防。以上问题都会使安全评估结果不理想，其结果往往是:评估的理论结果还在安全许可内，而实际上压力容器已经失效、不能使用。
【发明内容】
[0004]本发明实施例的目的在于提供一种在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法，旨在解决现有评判方法存在的在役压力容器缺陷检测困难、检测结果不精确、不能动态监测灾害的变化趋势、评判过程复杂和评估结果与实际不相符的问题。
[0005]本发明实施例是这样实现的，一种在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法，该在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法包括:
[0006]采用磁记忆检测方法，检测在役压力容器平面缺陷，通过计算公式来实现缺陷的量化；[0007]采用磁记忆的检测结果对在役压力容器进行平面缺陷的断裂评定、平面缺陷的疲劳评定，并计算对在役压力容器造成的损伤；得出在役压力容器能承受的最大压力、最终裂纹长度、最终裂纹深度、能承受的剩余压力、剩余疲劳寿命和相应的安全分值等技术指标；
[0008]采用模糊综合评判系统，定量化与定性分析相结合，结合工程实际建立评判集，建立综合评判判断矩阵，根据每一失效因素对压力容器的损伤率及其对压力容器安全影响的权重计算总的损伤率，摒弃采用单一角度评定、过分依赖专家经验或现场数据的方式，综合考虑影响在役压力容器安全性的所有主要因素，并明确各影响因素的相互联系，作出综合性安全评判。
[0009]进一步，采用磁记忆检测方法实现平面缺陷的量化，具体方法如下:
[0010]缺陷的检测:使用TSC-2M-8型金属磁记忆检测仪对在役压力容器进行全方位检测，采用通道补偿背景磁场抑制方法，平行排布的1-3号传感器用于检测，4号传感器用于补偿背景磁场；
[0011]平面缺陷的量化:将检测数据代入发明公式来计算平面缺陷的长度:
[0012]Imax = max [ | X2-X11，| x4_x31，| X6-X51 ]
[0013]Iniin = min [ | X2-X11，| X4-X31，I X6-X51 ]
【权利要求】
1.一种在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法，其特征在于，该在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法包括: 采用磁记忆检测方法，检测在役压力容器平面缺陷，通过计算公式来实现缺陷的量化； 采用磁记忆的检测结果对在役压力容器进行平面缺陷的断裂评定、平面缺陷的疲劳评定，并计算对在役压力容器造成的损伤；得出在役压力容器能承受的最大压力、最终裂纹长度、最终裂纹深度、能承受的剩余压力、剩余疲劳寿命和相应的安全分值技术指标； 采用模糊综合评判系统，定量化与定性分析相结合，结合工程实际建立评判集，建立综合评判判断矩阵，根据每一失效因素对压力容器的损伤率及其对压力容器安全影响的权重计算总的损伤率，摒弃采用单一角度评定、过分依赖专家经验或现场数据的方式，综合考虑影响在役压力容器安全性的所有主要因素，并明确各影响因素的相互联系，作出综合性安全评判。
2.如权利要求1所述的在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法，其特征在于，采用磁记忆检测方法实现缺陷的量化，具体方法如下: 缺陷的检测:使用TSC-2M-8型金属磁记忆检测仪对在役压力容器进行全方位检测，采用通道补偿背景磁场抑制方法，平行排布的1-3号传感器用于检测，4号传感器用于补偿背景磁场； 平面缺陷的量化:将检测数据代入发明公式来计算平面缺陷的长度:
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与波谷之间距离的最大值； Imin—第一、二、三通道法向分量波峰与波谷之间距离的最小值； I 一平面缺陷的长度； 将检测数据代入发明公式来计算平面缺陷的深度: h = 0.048Hpymax-0.9955k-0.1343 式中=Hpymax—磁记忆检测仪第一、二、三通道中磁场法向分量的最大值； k一磁记忆检测仪第一、二、三通道中磁场梯度的最大值； h—平面缺陷的深度。
3.如权利要求1所述的在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法，其特征在于，在模糊综合安全评判过程中，首先使用金属磁记忆检测仪对在役压力容器进行全方位检测，把检测数据代入公式，使缺陷量化，然后根据缺陷的量化结果进行在役压力容器平面缺陷失效因素的评定即:平面缺陷的断裂评定、平面缺陷的疲劳评定，再根据各失效因素建立模糊综合评判体系，对在役压力容器进行综合安全评判。
4.如权利要求1所述的在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法，其特征在于，在役压力容器失效因素评定: 平面缺陷的断裂评定，评定方法为采用失效评定图的方法进行，失效评定曲线方程为:
5.如权利要求1所述的在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法，其特征在于，平面缺陷的疲劳评定方法: 平首先依据疲劳裂纹扩展速率da/dN与裂纹尖端应力强度因子变化幅度
6.如权利要求1所述的在役压力容器缺陷量化综合安全评判方法，其特征在于，模糊综合评判系统包括: 建立因素集: 影响在役压力容器安全性能的主要失效因素组成因素集合，取二级因素U =Iu1, U2, U3, u4} = {缺陷,重要部件,材质，内部环境}，U1 = {un, u12} = {平面缺陷的断裂失效，平面缺陷的疲劳失效}，u2 = {u21, U22, U23, u24} = {胶芯,活塞,密封圈,液压控制油路}，U3 ={u31, u32，u33} = {材料加工质量,材料机械性能,设计合理性}, u4 = {u41, u42，u43} = 压力,温度，腐蚀性}； 建立评判集: 为了对各评判指标进行定量分析，需要确定各指标的评判集，采用5级百分制评判把评判集V划分5个评判等级，即V=Iv1, v2, V3, v4, v5} = {极小，很小，小，较大，大}，其中V1为在役压力容器多因素失效危险性极小，评分区间为90~100，中值为95 ；v2为危险性很小，评分区间为80~89，中值为84.5 ;依此类推；选择各区间的中值作为等级的参数，则5个等级所对应的参数为{95,84.5,74.5,64.5,49.5}，参数列向量为 ν = {95，84.5,74.5,64.5，·49.5}τ ； 建立权重集: (1)建立递阶层次结构: 根据建立的在役压力容器评判因素集即评判指标体系，将问题所包含的各因素分为四个层次:第一层是评判的总目标层G，即在役压力容器综合安全程度；第二层是准则层C，即缺陷，重要部件，材质和内部环境；最后将各具体指标作为第三层，即指标层P ； (2)构造两两比较判断矩阵: 根据I~9标度法逐层对各个要素两两之间进行重要性程度赋值，构造判断矩阵U =(Uij)nxn，其中Uij表示因素Ui和Uj相对于准则层的重要值，矩阵U具有性质:un = I1Uij =I/Uji, i, j = I, 2，…，n，得出判断矩阵:将矩阵X1~X5按列归一化，即:
【文档编号】G01N27/83GK103868985SQ201410105913
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】柳军, 张小洪, 黄陈, 何星 申请人:西南石油大学