钢制压力容器与管道腐蚀剩余寿命可靠性预测

《钢制压力容器与管道腐蚀剩余寿命可靠性预测》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com石油机械2005年第33卷第2期CHINAPlROI正UMMACHINERY一35一．一检测诊断钢制压力容器与管道腐蚀剩余寿命可靠性预测刘小宁(武汉工交职业学院)摘要在已有研究成果的基础上，借助数理统计方法，分析认为介质及环境对钢制压力容器与压力管道的最大腐蚀深度符合I型极大值分布，耐腐蚀寿命属于I型极小值分布。初步建立了腐蚀剩余寿命与腐蚀速率及变异系数、腐蚀裕量、可靠度之间的定量关系，得到了确定腐蚀剩余寿命的计算公式。实例计算表明，该方法比现有腐蚀剩余寿命计算方法更科学、更合理。最后指出最大腐蚀深度和腐蚀速率等参数的变异系数往往大于0

2、．2，因此不宜用正态分布模型进行压力容器与管道耐腐蚀剩余寿命的计算与分析。关键词钢制压力容器钢制压力管道腐蚀深度耐腐蚀寿命可靠度预测钢制压力容器与压力管道是石油、化工、能源)=lexp(一)R(1)等行业常用的特种设备，其工作介质往往具有腐蚀-，、田，性，因此，人们十分关注压力容器与压力管道在腐设腐蚀裕量为c，当≤C时，可靠度函数蚀介质及环境作用下的安全性问题-】．2J。从工程实R⋯p[_exp(一)】(2)用的角度出发，根据定期检测得到的数据预测钢制式中叼——尺度参数；压力容器与压力管道在一定可靠度下的耐腐蚀寿J}一位置参数。命，对确定其维护和检修周期是一项具有十分重要4．参数分析

3、意义的工作。为此，笔者应用可靠性理论与方法，I型极大值分布的数学期望值E()以及方对压力容器与管道腐蚀剩余寿命进行研究。差D()与叼及尼的关系为理论分析E()尼+0．5772r／(3)D()1．6449叼(4)1．基本假设由矩法公式可知E()=／z，D()=(1)介质及环境对钢材厚度的腐蚀深度与时代人式(3)与式(4)中可得间成正比；尼=一0．4501(5)(2)容器与管道的应力水平对腐蚀速率的影r／=0．7797o-,(6)响可以忽略不计。5．耐腐蚀可靠寿命的确定2．耐腐蚀寿命的分布规律根据假设，最大腐蚀速率为一定值，在使用在工程上，人们十分关心在一定时间内，介质年限J7v，内，最

4、大腐蚀深度的分布参数为及环境对钢材腐蚀寿命的分布规律。笔者在已有研均值究成果-3]的基础上分析认为：尽管均匀腐蚀和局=NF(7)部腐蚀的机理不一样，但介质及环境对压力容器与变异系数压力管道的最大腐蚀深度服合I型极大值分布，相=(8)应的耐腐蚀寿命应符合I型极小值分布。由式(5)～(8)可得3．数学模型尼=J7v，一0．4501NrC(9)假设在一定时间内最大腐蚀深度为，均值为r／=0．7797Nr(10)，标准差为，则其分布概率密度函数为由于腐蚀裕量的可靠度是指最大腐蚀深度不维普资讯http://www.cqvip.com一36一石油机械2005年第33卷第2期超过腐蚀裕量C的概率，

5、如果要求的可靠度为1)查得引，本文所用数据见表1。尺。，由式(2)可得腐蚀裕量的计算公式为表1t及分布系数C2=一,／In(一lnR。)+k={1一[Q7797lll(一lnR。)+IX4501]}(11)2．腐蚀裕量的确定如果已知腐蚀裕量c、介质及环境对钢材的腐通过检验可测得容器与管道工作前初始腐蚀裕蚀速率13及变异系数C，则容器与管道的耐腐蚀量的最大值C。一、平均值c2om、最小值C柏血，在可靠寿命Ⅳ为时间时的剩余腐蚀裕量的最大值C～、平均值面而而(12)Cm、最小值c2。由于影响腐蚀速率的因素很多，因此笔者认3．腐蚀剩余寿命的预澍为，预测压力容器与压力管道耐腐蚀可靠寿命时，由式

6、(13)可知，在99％的可靠度下，容器可取可靠度尺。为99％，由式(12)可得耐腐蚀可与管道腐蚀剩余寿命△为靠寿命Ⅳ，为△Ⅳ，穗(20)，(13)4．时间时的耐腐蚀可靠度预测由于容器与管道的使用年限往往大于检验腐蚀剩余寿命的预测时间，因此人们十分关心时间时耐腐蚀可靠度，根据假设，最大腐蚀速率13及变异系数C为1．腐蚀速率13及变异系数的估计定值，由式(2)可知时耐腐蚀可靠度的范围。可靠度的最大值由于有关手册未提供腐蚀速率的变异系数，因此可通过试(检)验的方法加以确定。设在时间尺=exp【一exp(一)】(2·)时，已测得容器与管道的Ⅳ个最大腐蚀深度数可靠度的平均值据，则最大腐蚀深度的

7、点估计为NR=exp【一exp(一)】(22)∑’=l二(14)可靠度的最小值尺=exp【一exp(一)】(23)(15)式(21)一(23)中式中’的平均值；k=一0．4501／zC(24)．s——的精密度。7／=0．7797jz(25)因测得的数据有限，将它们用于设计还须进行目=13(26)最大似然分析[8】。笔者分析认为，在90％的把握(置信度)下，最大腐蚀深度的分布参数为实例计算’=+tn90』v一1·S．1y／N一1(16)．=．s√Ⅳ／．90．