在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定軟件的開發(fā)

陳 曦 李惠榮

(大連理工大學(xué)化工學(xué)院)

在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定軟件的開發(fā)

陳 曦＊李惠榮

(大連理工大學(xué)化工學(xué)院)

基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 19624—2004《在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定》,針對(duì)石油工業(yè)管道和油氣輸送管道上可能存在的各種類型缺陷,充分考慮缺陷尺寸、工況載荷和斷裂韌性等參數(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)定過(guò)程的復(fù)雜性、專業(yè)性,應(yīng)用面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言VisualBasic 6.0開發(fā)了在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定軟件。該軟件減少了安全評(píng)定過(guò)程中計(jì)算的工作量,降低了評(píng)定的難度,為工程技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)初級(jí)評(píng)定提供了有效途徑。

VB6.0 壓力管道 缺陷 安全評(píng)定 軟件開發(fā)

0 前言

由于歷史、技術(shù)和管理上的原因,壓力管道一般存在制造質(zhì)量差、缺陷嚴(yán)重等突出問(wèn)題,爆炸和泄漏事故時(shí)有發(fā)生。因此,依靠科學(xué)技術(shù)對(duì)該類設(shè)備中的缺陷進(jìn)行科學(xué)的安全評(píng)估,降低事故發(fā)生率、有效保障安全生產(chǎn),是十分重要和迫切的。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 19624—2004《在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定》(以下簡(jiǎn)稱“標(biāo)準(zhǔn)”)的頒布、發(fā)行和實(shí)施,為國(guó)內(nèi)壓力容器與壓力管道的安全評(píng)定提供了可共同遵循的、權(quán)威的科學(xué)方法。但其評(píng)定過(guò)程的比較復(fù)雜且具有很強(qiáng)的專業(yè)性,非一般技術(shù)人員能夠掌握[1]。在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定軟件的開發(fā)為工程上現(xiàn)場(chǎng)初評(píng)、推斷性分析評(píng)定提供了便于操作的平臺(tái)和方法,很好地解決了上述問(wèn)題。

1 軟件功能介紹

1.1 軟件開發(fā)環(huán)境

該軟件采用VisualBasics 6.0[2]作為開發(fā)平臺(tái)。VisualBasics(簡(jiǎn)稱 VB)是Microsoft公司推出的一種W indows應(yīng)用程序開發(fā)工具,其開發(fā)的軟件兼容各種W indows操作系統(tǒng),更利于工程使用。

1.2 軟件模塊及流程

根據(jù) “標(biāo)準(zhǔn)”的內(nèi)容,該軟件共分為平面缺陷簡(jiǎn)化評(píng)定、平面缺陷常規(guī)評(píng)定、壓力管道環(huán)向平面缺陷評(píng)定、體積缺陷評(píng)定和疲勞評(píng)定五大模塊。軟件的評(píng)定流程如圖 1所示。鑒于篇幅所限,本文將著重介紹軟件的核心部分平面缺陷的簡(jiǎn)化和常規(guī)評(píng)定部分內(nèi)容。

圖1 評(píng)定流程

運(yùn)行軟件界面如圖 2所示,數(shù)據(jù)輸入界面如圖3、圖 4、圖 5所示。

該軟件充分考慮到智能化需要,人機(jī)對(duì)話界面友好,加入錯(cuò)誤提示、警告等功能,為操作人員正確使用提供了保障。

1.3 評(píng)定方法簡(jiǎn)介[3]

平面缺陷的簡(jiǎn)化評(píng)定又稱為一級(jí)評(píng)定,評(píng)定方法簡(jiǎn)單,但結(jié)果比較保守。在評(píng)定方法上簡(jiǎn)化評(píng)定實(shí)際上繼承了老版的 COD設(shè)計(jì)曲線法[4],但以失效評(píng)定圖的形式表示,是初步的篩選方法。平面缺陷的常規(guī)評(píng)定又稱為二級(jí)評(píng)定,是防止缺陷啟裂的斷裂評(píng)定及防止超過(guò)極限載荷的塑性破壞評(píng)定方法。常規(guī)評(píng)定基于 J積分,但不需要計(jì)算 J積分,只計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子即可,結(jié)果安全可靠,是平面缺陷斷裂評(píng)定的主要方法,在工程上廣泛應(yīng)用。

簡(jiǎn)化失效評(píng)定如圖 6所示,縱坐標(biāo)為 δr(其中δr指在施加應(yīng)力作用下的裂紋尖端張開位移與材料的臨界張開位移),橫坐標(biāo)為 Sr

式中 Lr——載荷比

Lrmax——Lr的容許極限

評(píng)定坐標(biāo)點(diǎn) (Kr,Lr)如果在安全區(qū)內(nèi),結(jié)果安全可靠,否則結(jié)果不可接受。

圖2 評(píng)定類型選擇界面

圖3 缺陷表征輸入界面

圖4 應(yīng)力輸入界面

圖6 平面缺陷簡(jiǎn)化評(píng)定的失效評(píng)定

平面缺陷的常規(guī)評(píng)定基本方法采用國(guó)際上較先進(jìn)的 R6通用失效評(píng)定圖技術(shù)。如圖 7所示。其中失效評(píng)定曲線 (FAC)的方程為

根據(jù)具體結(jié)構(gòu)和裂紋計(jì)算,構(gòu)成該缺陷的評(píng)定坐標(biāo)點(diǎn)(Kr,Lr),如果評(píng)定點(diǎn)落在通用失效評(píng)定曲線、Lrmax截止線和坐標(biāo)軸所包圍的安全區(qū)域內(nèi),則評(píng)定結(jié)論為含缺陷結(jié)構(gòu)安全;如果落在安全區(qū)域外,則不能保證該缺陷為安全。

失效評(píng)定圖被完整地集成在軟件中,是該軟件的一大特點(diǎn)。評(píng)定點(diǎn)坐標(biāo)通過(guò)軟件計(jì)算直接顯示在評(píng)定圖中,結(jié)果一目了然,非常適合工程應(yīng)用。下面舉例說(shuō)明軟件操作及評(píng)定過(guò)程。

圖7 平面缺陷常規(guī)評(píng)定通用失效評(píng)定

2 工程應(yīng)用實(shí)例

某廠水洗塔爆炸,碎成 43塊。爆破壓力 Pf=2.85MPa,當(dāng)時(shí)氣溫 -27℃,裂源為塔體一縱向表面裂紋,長(zhǎng) 100 mm,深 19 mm。塔徑Di=2200 mm,壁厚B=44 mm;材料屈服強(qiáng)度σs=240 MPa,抗拉強(qiáng)度σb=400MPa,斷裂韌性δc=0.046 mm。

輸入數(shù)據(jù),結(jié)果如圖 8、圖 9所示。

圖8 簡(jiǎn)化評(píng)定失效評(píng)定圖結(jié)果

圖9 簡(jiǎn)化評(píng)定報(bào)告

評(píng)定結(jié)果包括評(píng)定圖顯示和評(píng)定報(bào)告。評(píng)定圖可以直觀地體現(xiàn)評(píng)定結(jié)果是否可接受,而評(píng)定報(bào)告包括 “缺陷表征”、“材料性能”、“缺陷處應(yīng)力”、“評(píng)定結(jié)果”四個(gè)部分,包含了計(jì)算過(guò)程中的重要數(shù)據(jù)及信息,方便查詢并可打印保存。

常規(guī)評(píng)定結(jié)果如圖 10、圖 11所示,可見結(jié)果為不安全的。

圖10 常規(guī)評(píng)定失效評(píng)定圖結(jié)果

圖11 常規(guī)評(píng)定報(bào)告

3 結(jié)語(yǔ)

軟件實(shí)現(xiàn)了評(píng)定過(guò)程的實(shí)用化,計(jì)算工作簡(jiǎn)單易行,結(jié)果直觀明了。該軟件在編制過(guò)程中也考慮到用戶二次開發(fā)或升級(jí)擴(kuò)展的需要,預(yù)留了很多接口。可供操作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)初評(píng)或推斷性分析評(píng)定使用,滿足了壓力容器檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)缺陷初步判斷的需要。

[1] 鐘群鵬,李培寧,李學(xué)仁,陳鋼 .國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) “在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定”的特色和創(chuàng)新點(diǎn)綜述 [J].管道技術(shù)與設(shè)備,2006.

[2] 劉鋼主編 .Visual Basic程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用案例 [M].北京:高等教育出版社,2005.

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 .在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定 (GB/T 19624—2004)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2005.

[4] 李澤震,曾廣欣,彭汝英 .CVDA設(shè)計(jì)曲線的試驗(yàn)研究[J].化工學(xué)報(bào),1987,(02).

＊陳曦,男,1984年生,碩士研究生。大連市,116011。

2009-10-21)