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)

基于國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 19624—2004《在用含缺陷壓力容器安全評定》,針對石油工業(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)場安全評定過程的復(fù)雜性、專業(yè)性,應(yīng)用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言VisualBasic 6.0開發(fā)了在用含缺陷壓力容器安全評定軟件。該軟件減少了安全評定過程中計(jì)算的工作量,降低了評定的難度,為工程技術(shù)人員現(xiàn)場初級評定提供了有效途徑。

VB6.0 壓力管道 缺陷 安全評定 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)對該類設(shè)備中的缺陷進(jìn)行科學(xué)的安全評估,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。

國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 19624—2004《在用含缺陷壓力容器安全評定》(以下簡稱“標(biāo)準(zhǔn)”)的頒布、發(fā)行和實(shí)施,為國內(nèi)壓力容器與壓力管道的安全評定提供了可共同遵循的、權(quán)威的科學(xué)方法。但其評定過程的比較復(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定軟件的開發(fā)為工程上現(xiàn)場初評、推斷性分析評定提供了便于操作的平臺(tái)和方法,很好地解決了上述問題。

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化評定、平面缺陷常規(guī)評定、壓力管道環(huán)向平面缺陷評定、體積缺陷評定和疲勞評定五大模塊。軟件的評定流程如圖 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化和常規(guī)評定部分內(nèi)容。

圖1 評定流程

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 評定方法簡介[3]

平面缺陷的簡化評定又稱為一級評定,評定方法簡單,但結(jié)果比較保守。在評定方法上簡化評定實(shí)際上繼承了老版的 COD設(shè)計(jì)曲線法[4],但以失效評定圖的形式表示,是初步的篩選方法。平面缺陷的常規(guī)評定又稱為二級評定,是防止缺陷啟裂的斷裂評定及防止超過極限載荷的塑性破壞評定方法。常規(guī)評定基于 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,是平面缺陷斷裂評定的主要方法,在工程上廣泛應(yīng)用。

簡化失效評定如圖 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 平面缺陷簡化評定的失效評定

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

根據(jù)具體結(jié)構(gòu)和裂紋計(jì)算,構(gòu)成該缺陷的評定坐標(biāo)點(diǎn)(Kr,Lr),如果評定點(diǎn)落在通用失效評定曲線、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。

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

圖7 平面缺陷常規(guī)評定通用失效評定

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 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 簡化評定失效評定圖結(jié)果

圖9 簡化評定報(bào)告

評定結(jié)果包括評定圖顯示和評定報(bào)告。評定圖可以直觀地體現(xiàn)評定結(jié)果是否可接受,而評定報(bào)告包括 “缺陷表征”、“材料性能”、“缺陷處應(yīng)力”、“評定結(jié)果”四個(gè)部分,包含了計(jì)算過程中的重要數(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)評定失效評定圖結(jié)果

圖11 常規(guī)評定報(bào)告

3 結(jié)語

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

[1] 鐘群鵬,李培寧,李學(xué)仁,陳鋼 .國家標(biāo)準(zhǔn) “在用含缺陷壓力容器安全評定”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] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 .在用含缺陷壓力容器安全評定 (GB/T 19624—2004)[S].北京:中國標(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)