專利名稱：一種壓力容器短時(shí)受火后的安全評(píng)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力容器的安全評(píng)測(cè)方法，具體地說，是關(guān)于一種壓力容器短時(shí)受火 后的安全評(píng)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
石油化工工業(yè)中，壓力容器占有相當(dāng)大的權(quán)重。隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展， 對(duì)這些設(shè)備的要求越來越高，特別是由于石油化工生產(chǎn)設(shè)備大多在惡劣的環(huán)境下運(yùn)行，面 臨高溫、高壓、低溫、高真空度、腐蝕、有毒、易燃易爆等威脅，對(duì)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的安全評(píng)估顯 得尤為重要。目前，國內(nèi)外針對(duì)不同作業(yè)環(huán)境下設(shè)備的評(píng)估均有不少文獻(xiàn)記載。比如針對(duì) 化工高溫設(shè)備結(jié)構(gòu)損傷的安全評(píng)估方法早在二戰(zhàn)之后就有不少學(xué)者對(duì)其進(jìn)行研究，已相對(duì) 比較成熟。對(duì)于高溫環(huán)境下含缺陷結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定，國際上也出了相關(guān)的規(guī)范，這些規(guī)范在 一定范圍針對(duì)特定設(shè)備有其成功案例，但同時(shí)也存在缺點(diǎn)，需要對(duì)其進(jìn)一步完善和研究；然 而對(duì)于在特定環(huán)境下的設(shè)備安全評(píng)估，例如在火災(zāi)和局部過熱/超溫下的設(shè)備安全評(píng)估研 究甚少，主要原因是火災(zāi)屬于隨機(jī)事件，存在著偶然性、突發(fā)性和不確定性，火災(zāi)過程中燃 燒溫度及燃燒時(shí)間難以確定，而且每類火災(zāi)的冷卻速度不盡相同又難以獲得，因此在評(píng)估 這類設(shè)備事故時(shí)比較棘手。我國針對(duì)承壓設(shè)備，特別是壓力容器的缺陷評(píng)定早在20世紀(jì)70年代就開始研究。 然而，國內(nèi)所制定的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)僅僅是針對(duì)通常情況下設(shè)備缺陷的評(píng)定，對(duì)于在特定環(huán)境 下，如火災(zāi)、局部過燒/超溫后設(shè)備缺陷的評(píng)估理論研究國內(nèi)尚缺乏理論的支持。盡管在國 內(nèi)的一些大型石化企業(yè)開始考慮受火應(yīng)用于設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，收到了一定的成效，但這些 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)是仿照國外制定的，而國外的工業(yè)水平和設(shè)備管理水平與我國有很大差距， 因次并不能完全適應(yīng)國內(nèi)的石化系統(tǒng)。因此，迫切需要根據(jù)我國的傳統(tǒng)管理理念和對(duì)安全 的重視程度來建立適合我國國情的設(shè)備缺陷評(píng)估準(zhǔn)則和評(píng)估技術(shù)。此外從專利方面查詢，相關(guān)的專利有壓力容器疲勞壽命安全預(yù)測(cè)方法，提高核壓 力容器脆化監(jiān)測(cè)可靠性的方法等等，但是我國目前還沒有關(guān)于壓力容器受火安全評(píng)價(jià)方面 的任何專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種壓力容器短時(shí)受火后的安全評(píng)測(cè)方法。本發(fā)明提供的壓力容器短時(shí)受火后的安全評(píng)測(cè)方法，包括檢測(cè)受火時(shí)壓力容器周圍溫度；根據(jù)所述溫度確定進(jìn)行一級(jí)評(píng)測(cè)或二級(jí)評(píng)測(cè)，其中，所述壓力容器周圍溫度< 205°C或所述壓力容器周圍溫度為205°C 425°C、所述 壓力容器外表面滿足要求時(shí)進(jìn)行所述一級(jí)評(píng)測(cè)，所述一級(jí)評(píng)測(cè)是指檢測(cè)壓力容器防火涂層 和涂層的完整性后檢測(cè)設(shè)備的密封性；所述壓力容器周圍溫度> 425°C或所述壓力容器周圍溫度為205°C 425°C、所述壓力容器外表面不滿足要求或經(jīng)所述一級(jí)評(píng)測(cè)檢測(cè)確定密封性不滿足要求時(shí)進(jìn)行所述二 級(jí)評(píng)測(cè)；所述二級(jí)評(píng)測(cè)的步驟依次為檢測(cè)壓力容器變形尺寸；測(cè)試硬度；測(cè)試抗拉強(qiáng)度、 確定最高許用工作壓力；判斷蠕變區(qū)域，確定蠕變壽命或檢測(cè)壓力容器的密封性；經(jīng)所述二級(jí)評(píng)測(cè)測(cè)試硬度不合格、或最高許用工作壓力不合格、或蠕變壽命不能 夠接受、或密封不合格進(jìn)行三級(jí)評(píng)測(cè)，所述三級(jí)評(píng)價(jià)的步驟依次為進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)金相分析、力 學(xué)性能實(shí)測(cè)以及應(yīng)力分析后測(cè)試硬度；修補(bǔ)裂縫區(qū)域、或進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，修補(bǔ)裂縫區(qū)域；或 進(jìn)行正火處理后重復(fù)所述測(cè)試硬度步驟；或進(jìn)行正火處理后進(jìn)行更換或報(bào)廢處理；或進(jìn)行 金相分析，觀察組織中是否包含馬氏體、貝氏體和魏氏鐵素體，進(jìn)行正火處理后重復(fù)所述測(cè) 試硬度步驟；或進(jìn)行正火處理后進(jìn)行更換或報(bào)廢處理；或觀察是否是標(biāo)準(zhǔn)的珠光體鐵素體 組織，標(biāo)定采取新的硬度或重復(fù)進(jìn)行金相分析步驟。根據(jù)本發(fā)明，所述確定最高許用工作壓力的方法是基于應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型的壓 力容器短時(shí)受火的可靠性分析方法，所述可靠性分析方法包括(a)用于將受損設(shè)備分析數(shù)據(jù)輸入有限元模型數(shù)據(jù)庫，參考可靠性分析數(shù)據(jù)庫，建 立有限元分析數(shù)據(jù)的步驟；(b)用于將有限元分析數(shù)據(jù)送入有限元模型和可靠性分析模型庫，建立基于應(yīng) 力-強(qiáng)度干涉模型的概率有限元分析數(shù)據(jù)的步驟；(c)用于將計(jì)算結(jié)果存入可靠性分析數(shù)據(jù)文件的步驟；(d)重復(fù)步驟(b)，(C)進(jìn)行計(jì)算的步驟；(e)用于將滿足設(shè)定要求的基于應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型可靠性分析數(shù)據(jù)文件進(jìn)行可 靠性分析計(jì)算，得出所要求的可靠性分析結(jié)果的步驟；其中，所述計(jì)算包括計(jì)算受火后屈服強(qiáng)度及標(biāo)準(zhǔn)差、最大承載應(yīng)力及標(biāo)準(zhǔn)差、以及可靠度。根據(jù)本發(fā)明，所述最高許用工作壓力采用如下公式計(jì)算壓力容器為圓筒體，
權(quán)利要求
1.一種壓力容器短時(shí)受火后的安全評(píng)測(cè)方法，其特征在于，包括檢測(cè)受火時(shí)壓力容器周圍溫度；根據(jù)所述溫度確定進(jìn)行一級(jí)評(píng)測(cè)或二級(jí)評(píng)測(cè)，其中，所述壓力容器周圍溫度< 205°C或所述壓力容器周圍溫度為205°C 425°C、所述壓力 容器外表面滿足要求時(shí)進(jìn)行所述一級(jí)評(píng)測(cè)，所述一級(jí)評(píng)測(cè)是指檢測(cè)壓力容器防火涂層和涂 層的完整性后檢測(cè)設(shè)備的密封性；所述壓力容器周圍溫度> 425°C或所述壓力容器周圍溫度為205°C 425°C、所述壓力 容器外表面不滿足要求或經(jīng)所述一級(jí)評(píng)測(cè)檢測(cè)確定密封性不滿足要求時(shí)進(jìn)行所述二級(jí)評(píng) 測(cè)；所述二級(jí)評(píng)測(cè)的步驟依次為檢測(cè)壓力容器變形尺寸；測(cè)試硬度；測(cè)試抗拉強(qiáng)度、確定 最高許用工作壓力；判斷蠕變區(qū)域，確定蠕變壽命或檢測(cè)壓力容器的密封性；經(jīng)所述二級(jí)評(píng)測(cè)測(cè)試硬度不合格、或最高許用工作壓力不合格、或蠕變壽命不能夠接 受、或密封不合格進(jìn)行三級(jí)評(píng)測(cè)，所述三級(jí)評(píng)價(jià)的步驟依次為進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)金相分析、力學(xué)性 能實(shí)測(cè)以及應(yīng)力分析后測(cè)試硬度；修補(bǔ)裂縫區(qū)域、或進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，修補(bǔ)裂縫區(qū)域；或進(jìn)行 正火處理后重復(fù)所述測(cè)試硬度步驟；或進(jìn)行正火處理后進(jìn)行更換或報(bào)廢處理；或進(jìn)行金相 分析，觀察組織中是否包含馬氏體、貝氏體和魏氏鐵素體，進(jìn)行正火處理后重復(fù)所述測(cè)試 硬度步驟；或進(jìn)行正火處理后進(jìn)行更換或報(bào)廢處理；或觀察是否是標(biāo)準(zhǔn)的珠光體鐵素體組 織，標(biāo)定采取新的硬度或重復(fù)進(jìn)行金相分析步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的安全評(píng)測(cè)方法，其特征在于，所述確定最高許用工作壓力的方 法是基于應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型的壓力容器短時(shí)受火的可靠性分析方法，所述可靠性分析方 法包括(a)用于將受損設(shè)備分析數(shù)據(jù)輸入有限元模型數(shù)據(jù)庫，參考可靠性分析數(shù)據(jù)庫，建立有 限元分析數(shù)據(jù)的步驟；(b)用于將有限元分析數(shù)據(jù)送入有限元模型和可靠性分析模型庫，建立基于應(yīng)力-強(qiáng) 度干涉模型的概率有限元分析數(shù)據(jù)的步驟；(c)用于將計(jì)算結(jié)果存入可靠性分析數(shù)據(jù)文件的步驟；(d)重復(fù)步驟(b)，(c)進(jìn)行計(jì)算的步驟；(e)用于將滿足設(shè)定要求的基于應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型可靠性分析數(shù)據(jù)文件進(jìn)行可靠性 分析計(jì)算，得出所要求的可靠性分析結(jié)果的步驟；其中，所述計(jì)算包括計(jì)算受火后屈服強(qiáng)度及標(biāo)準(zhǔn)差、最大承載應(yīng)力及標(biāo)準(zhǔn)差、以及可靠度。
3.如權(quán)利要求2所述的安全評(píng)測(cè)方法，其特征在于，所述最高許用工作壓力采用如下 公式計(jì)算
4.如權(quán)利要求3所述的安全評(píng)測(cè)方法，其特征在于，所述[ο]為受火災(zāi)后材料的許用 應(yīng)力Safd，采用如下公式計(jì)算其中，Cisffl為工作安全系數(shù)；SaA為在硬度測(cè)量時(shí)，周圍環(huán)境溫度下的原始設(shè)計(jì)許用應(yīng)力 或標(biāo)準(zhǔn)許用應(yīng)力；saT為原始設(shè)計(jì)許用應(yīng)力或具體設(shè)計(jì)溫度下的標(biāo)準(zhǔn)許用應(yīng)力；Sutsht為基于 硬度測(cè)量從第一步得出的極限抗拉強(qiáng)度。
5.如權(quán)利要求3所述的安全評(píng)測(cè)方法，其特征在于，所述最大承載應(yīng)力采用如下公式 計(jì)算壓力容器為圓筒體，S = PD/2 δ d或壓力容器為球體，S = PD/4 δ d，其中，P為內(nèi)壓；D為容器的平均直徑；δ d為筒體厚度。
6.如權(quán)利要求3所述的安全評(píng)測(cè)方法，其特征在于，所述可靠度的計(jì)算采用如下公式 計(jì)算
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓力容器短時(shí)受火后的安全評(píng)測(cè)方法，包括檢測(cè)受火時(shí)壓力容器周圍溫度；根據(jù)所述溫度確定進(jìn)行一級(jí)評(píng)測(cè)或二級(jí)評(píng)測(cè)，其中，一級(jí)評(píng)測(cè)是指檢測(cè)壓力容器防火涂層和涂層的完整性后檢測(cè)設(shè)備的密封性；二級(jí)評(píng)測(cè)為檢測(cè)壓力容器變形尺寸；測(cè)試硬度；測(cè)試抗拉強(qiáng)度、確定最高許用工作壓力；判斷蠕變區(qū)域，確定蠕變壽命或檢測(cè)壓力容器的密封性?；蛟诙?jí)評(píng)測(cè)后進(jìn)行三級(jí)評(píng)價(jià)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)金相分析、力學(xué)性能實(shí)測(cè)以及應(yīng)力分析后測(cè)試硬度等。本發(fā)明提供的技術(shù)方法可用于壓力容器設(shè)備短時(shí)受火后的安全性分析，避免不必要的維修和保費(fèi)，進(jìn)而提高高溫生產(chǎn)設(shè)備檢修計(jì)劃制定的合理性。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102052995SQ20101052745
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者劉長虹, 杜黃立, 涂善東, 軒福貞 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)