化工設(shè)備材料腐蝕壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)的若干研究

程飛

摘 要：由于受到環(huán)境介質(zhì)的影響，在運(yùn)行過(guò)程中的化工裝置設(shè)備往往會(huì)出現(xiàn)腐蝕以及損傷的情況，這樣就有一個(gè)使用壽命周期的問(wèn)題存在于設(shè)備的使用過(guò)程當(dāng)中。所以，必須要有效的預(yù)測(cè)化工設(shè)備的腐蝕壽命，從而能夠科學(xué)合理的設(shè)計(jì)以及選擇材料，同時(shí)還要對(duì)腐蝕原因以及規(guī)律進(jìn)行積極的研究，并致力于腐蝕控制技術(shù)的不斷發(fā)展，最終全面促進(jìn)設(shè)備腐蝕損傷造成的各種設(shè)備損失的降低。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)備；材料腐蝕；壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TQ050.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）14-0171-02

通過(guò)對(duì)概率統(tǒng)計(jì)方式的引進(jìn)，并且對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行充分的運(yùn)用，從而將化工設(shè)備材料腐蝕壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)建造出來(lái)，有效的開(kāi)展統(tǒng)計(jì)分析處理腐蝕數(shù)據(jù)的工作，并且預(yù)測(cè)裝置材料的壽命，在具體的應(yīng)用實(shí)踐當(dāng)中對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行不斷的發(fā)展和完善，最終將具有較高可靠性、具有完善功能的裝置材料腐蝕壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)建立起來(lái)。

1 裝置材料腐蝕壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)的原理與方法

1.1 古比（Gumbel）極值分布

國(guó)外學(xué)者Evans在上世紀(jì)九十年代經(jīng)過(guò)研究證明，從本質(zhì)上而言，腐蝕現(xiàn)象本身存在著一定的概率性，特別是其中應(yīng)力腐蝕破裂、縫隙腐蝕以及孔蝕等局部腐蝕等都具有概率特性。但是腐蝕的平均程度并不能夠決定化工裝置材料的壽命，而材料壽命的最為重要的決定性標(biāo)志而是局部腐蝕進(jìn)展的最大深度。在對(duì)局部腐蝕進(jìn)展的最大深度進(jìn)行研究的時(shí)候，可以將古比極值分布作為局部腐蝕最大值的分布規(guī)律。

第一漸近分布在古比極值分布當(dāng)中為：

FI（y）=exp[-exp[-（x-λ）/α]

式中：

不超過(guò)x的最大腐蝕深度的概率為FI（y）；

最大腐蝕深度的隨機(jī)變量用x來(lái)表示；

λ屬于一種統(tǒng)計(jì)參量，概率密度最大的腐蝕孔深度是其具體的物理意義；

α屬于一種統(tǒng)計(jì)參量，腐蝕孔深度的平均值是其具體的物理意義；

其中的變量代換用y來(lái)表示，y=（x-λ）/α。

1.2 對(duì)設(shè)備壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法

設(shè)備的壽命，如圖1所示。

其中，tf表示化工裝置材料的壽命，ti表示潛伏期，也就是從開(kāi)始使用到局部腐蝕開(kāi)始發(fā)生的時(shí)間；tp表示進(jìn)展期，也就是局部腐蝕開(kāi)始發(fā)生到材料壁厚被貫穿的時(shí)間；

tf=ti+tp

該公式表示化工裝置材料的壽命為從開(kāi)始使用到局部腐蝕開(kāi)始發(fā)生的時(shí)間與局部腐蝕開(kāi)始發(fā)生到材料壁厚被貫穿的時(shí)間的綜合。在圖1中，臨界局部腐蝕深度用α0來(lái)表示，而材料壁厚則用α*來(lái)表示。

以相關(guān)的抽樣標(biāo)準(zhǔn)作為根據(jù)，針對(duì)其中若干小塊面積的最大腐蝕深度進(jìn)行有效的測(cè)定，然后利用對(duì)最大局部腐蝕深度進(jìn)行推測(cè)的方法能夠?qū)⑷垦b置材料的最大腐蝕深度推測(cè)出來(lái)。利用經(jīng)過(guò)在一定時(shí)期內(nèi)進(jìn)行多次測(cè)定出來(lái)的數(shù)據(jù)結(jié)果，然后將時(shí)間與最大腐蝕深度之間的關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)，最終將腐蝕進(jìn)展速度的經(jīng)驗(yàn)公式求導(dǎo)出來(lái)，這樣就能夠有效的預(yù)測(cè)化工設(shè)備材料的腐蝕壽命[1]。

2 裝置材料腐蝕壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)例介紹

首先，將化工設(shè)備材料腐蝕壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)啟動(dòng)，這個(gè)系統(tǒng)立足于對(duì)裝置材料腐蝕壽命預(yù)測(cè)方法進(jìn)行的相關(guān)考察，將概率統(tǒng)計(jì)原理引入進(jìn)來(lái)，然后，通過(guò)對(duì)VISUALBASIC A語(yǔ)言以及有關(guān)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，從而將其開(kāi)發(fā)出來(lái)。

通過(guò)對(duì)達(dá)到4、6年使用時(shí)間的海水干濕交替環(huán)境當(dāng)中的鍛鋼槽的考察，對(duì)其局部腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，然后以系統(tǒng)菜單為根據(jù)，處理其中的腐蝕數(shù)據(jù)，并且預(yù)測(cè)裝置材料的腐蝕壽命。

2.1 累積概率密度與相應(yīng)曲線

在對(duì)累積概率密度計(jì)算的時(shí)候采用的是平均排列法，計(jì)算公式為FI（y）=i/（N+1）（i=1，2，3，4，5，… … ，N）。計(jì)算出的累積概率，見(jiàn)表1和表2。

2.2 局部腐蝕進(jìn)展速度公式

以示例數(shù)據(jù)作為根據(jù)，通過(guò)對(duì)編制程度的運(yùn)用，將累積概率FI（y）在使用4、6年之后的擬合方程編制出來(lái)。

使用4年的方程為：

FI（y）=0.585062X-0.196224

使用6年的方程為：

FI（y）=0.547300X-0.267931

然后以擬合公式作為根據(jù)，通過(guò)對(duì)機(jī)制統(tǒng)計(jì)方法的運(yùn)用，可以將最大腐蝕深度計(jì)算出來(lái)。

最大局部腐蝕計(jì)算值，見(jiàn)表3。

以表3當(dāng)中的數(shù)據(jù)作為根據(jù)，可以將時(shí)間與最大局部腐蝕進(jìn)展深度之間關(guān)系的公式制定出來(lái)：xm=b+kt，然后通過(guò)對(duì)編制的程序的運(yùn)用，計(jì)算出其中的待定系數(shù)b=0.05，k=0.5 375。這樣經(jīng)驗(yàn)公式是：

xm=0.05+0.5375t[2]。

從經(jīng)驗(yàn)公式當(dāng)中，我們可以得出9.2年是該材料的壽命。相對(duì)于8.7年這一實(shí)際值而言，其具有一定程度的誤差。但是從整體上看，采用這種方式具有相當(dāng)大的可行性。與此同時(shí)，在以后的研究過(guò)程中，必須要針對(duì)這種誤差進(jìn)行相應(yīng)的完善和修正。

3 結(jié) 語(yǔ)

將化工設(shè)備材料腐蝕壽命預(yù)測(cè)系統(tǒng)建立起來(lái)，能夠有效的統(tǒng)計(jì)分析處理設(shè)備材料的腐蝕數(shù)據(jù)，并且對(duì)裝置材料的可使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。雖然在具體的使用過(guò)程中，其存在著一定的誤差，但是仍然具有較大的可行性，值得在化工設(shè)備材料腐蝕壽命的預(yù)測(cè)當(dāng)中進(jìn)行推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張九淵，盧建樹(shù)，吳國(guó)章，等.應(yīng)用統(tǒng)計(jì)理論中極值分布對(duì)鈍態(tài)金屬小孔 腐蝕的研究[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，（4）.

[2] 陳讓曲，張愛(ài)顯，張煜.石油化工裝置管道設(shè)計(jì)安全[J].煉油技術(shù)與工程，2013，（2）.