压力容器与管道失效预测模型探究

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1、压力容器与管道失效预测模型探究【摘要】在诸如电站和化工厂等企业中使用的锅炉压力容器以及管道设备往往都是很复杂、昂贵、且难以维修。而这些压力容器设备要求有很长的安全使用寿命。同时,在电站和化工厂的环境中常有对设备不利的影响因素，例如高温、振动、腐蚀等。对电站和化工厂使用的压力容器和管道，由于没有足够的失效数据，且同一机理失效的各零件也不一定存在很好的可比性，加之失效的时间相关特性等原因，仅根据以往的经验（以往的失效数据）估算服役中的设备的失效概率与寿命是很不可靠的。因此，以失效机理为基础的模型（例如以

2、断裂机理为基础的应力腐蚀开裂模型、疲劳模型和腐蚀时效模型等）更受关注。日前已提出了很多模型，然而大部分模型的应用都十分有限，甚至只适用于提出该模型的特定场合。为此有选择地介绍一些应用较广泛的压力容器和管道部件的失效预测模型。【关键词】压力容器；管道设备；使用寿命；失效概率;温度应力；疲劳裂纹0引言压力容器是关系到生产企业安全生产的一类重要设备，按照国家有关规定和要求，压力容器安全监督管理工作应坚持“安全第一、预防为主”的方针和全过程安全、质量管理,对压力容器的设计、制造、安装、运行、检验、修理改造、

3、长期停用及重新启用等环节实施全过程安全监督管理。1点蚀模型模型中每一项的数学性质均为当前值等于终极值时对相对强度的贡献最大（相应的相对强度项为零）。此外，如果某一项的当前值与参照值相等，则该项对相对强度的贡献值为1,意味着相对强度不受该值的影响。为了保证模型的通用性，假设各项是相互独立的。若当前值和参照值与终极值相比都很小，则须采用对数形式，这样可以明显地提高模型的敏感性，同时，采用对数形式通常也能得到比线性回归更好的数据统计拟合。在具体应用中，还需要对该模型的统计处理包括对多参数方程的随机化，通过

4、模拟进行统计分折，产生相对强度的概率密度函数和采用非参数方法进行最大似然估计。4关于腐蚀建模与监测Shibatac应用极值理论得出了结论，认为腐蚀失效寿命服从Weibull分布。在许多装置中，腐蚀速率可能随时间或工作循环的不同阶段而变化。可以应用腐蚀探针提供腐蚀程度数据。在大面积腐蚀的情况下，可以确定剩余金属厚度，也可以规划退役时间。显然，退役时的临界厚度要根据具体系统来确定，且须留有适当的余量以允许腐蚀速率的变化。通常，维修频率是由局部腐蚀控制的。局部点蚀、腐蚀、焊缝或热影响区处的裂纹会使得根据均

5、匀腐蚀数据预测设备或管道寿命不再适用。有时，对计算出的退役临界厚度使用额外的安全余量将有助于计入局部失效效应。在特殊的易损区域，超声波或声发射技术是定点监测的有效方法。有时,可以应用断裂力学计算有局部应力开裂的可能性。辅助的设计保证措施（例如对焊缝进行100%的X射线检测）有时也可用于可能失效的部位。然而，直到大量的历史数据被积累，或有新的检测技术出现，才能达到更高的可靠性。5结束语总之，期望在今后的实践工作中，积累实际检验评估的经验，完善非热力压力容器安全性能评估的检验方法和监督管理办法，提高对非

6、热力压力容器的安全管理水平，避免发生容器爆炸或破裂事故，确保电力员工人身安全，获取最大的安全经济效益。【参考文献】[1]张俊武•压力容器安全评定中材料性能及缺陷检出不确定性问题的研究[D].甘肃工业大学，2001.[2]尹凯锋.在役压力容器缺陷数据库及评定决策支持系统研究[D].四川大学,2004.[3]吴仲伟.基于数据库的压力容器缺陷判别决策支持系统的设计研究[D].四川大学，2004.[1]陈国理.压力容器及化工设备[M].广州：华南理工大学出版社，1988.[2]陈凤.带接管压力容器极限压力及

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8、：王迎迎]