浅谈压力管道安全评定模式探究论文

浅谈压力管道安全评定模式探究论文

　　前言

　　压力管道被广泛应用于化工、冶炼、电力等行业之中，在使用时，随着耗损及服役年限的增长，容易出现老化及坏损现象，影响使用质量，因此，为提高其安全性能，应通过试验研究对管道的内在规律及参数进行把握，从而建立起安全评定标准以保证管道运行的经济性与安全性。

　　管道安全评定模式

　　完整性评定模式

　　目前，对于压力管道“完整性”的研究多是从侧面对其进行描述，因此其准确含义还没有得到确认。通常情况下，在满足管道安全经济运输前提之下，管道系统的构成完整程度我们将其视为管道完整性。这一评定涉及范围极广，例如：基于完整性的管道安全评定模式在对管道覆盖层进行评定时就需要考察其缺陷及各项性能指标，包括缺陷位置、程度及是否满足管道运行情况等。

　　对于管道完整性进行评定的技术主要是依靠不同的手段，从不同的方向出发对影响管道完整性的因素进行评定，属于近年来的新兴技术，国内对此研究目前已经取得一定成果，能以无损检测技术对压力管道情况进行检验，然后对其使用情况进行评估进而推算出管道剩余的使用年限，实现对其安全性的评定。

　　可靠性评定模式

　　基于可靠性的压力管道安全评定充分利用到了物理理论及各种概率计算，它把压力管道系统看作一个整体，类似于电路一样的串联、并联系统，并以此为基础统计管道系统的故障率情况，进而计算分析其可靠度。以某段管道为例：先通过系统分析，计算出该段管道的可靠性指标，实现对其故障模式的分析，找出可能导致故障的原因，基于可靠性的观点，提出优化该管道的具体策略，以确保压力管道的正常运转能够有可靠指标做指导。

　　压力管道安全评定模式的应用概述

　　本章所述压力管道安全评定模式是适用于在用压力管道的。这种安全评定模式主要基于安全评定系统，在确保安全适用的前提之下，对管道整体性能进行评定，找出系统中存在的缺陷，进而通过信息数据的计算分析实现对压力管道的安全评定。

　　系统概述

　　对压力管道进行安全评定系统设计时，应坚持完整性、可靠性、实用性原则。同时尽量保证系统简介、灵活，具有可维护性，提高其使用性能。该种对在用压力管道进行安全评定的系统其主要构成有以下几部分：

　　① Visual Basic，用于开发和创建应用程序，具有可视性，功能强大;

　　② FORTRAN，高级编程语言，用于科学计算，特别适用于计算矩阵及复数;

　　③ OpenGL，专业接口，用于连接三维图像程序，便于调用图形库，能够在平台间移植，与①兼容能很好的保证计算准确度。

　　管道单元输入

　　在该系统的界面，安全评定技术人员可以在系统内输入管单元数据，首先对管单元起始、终止点进行编号，将其录入之后再输入管道单元类型，包括大小头、刚性件等。此外，对管单元的方向投影、壁厚、外径等也要进行录入。添加数据时，如遇错误，该系统能够自动提示并立即停止运算，具有较高的安全性。

　　在输入完成之后，需要在系统的参数设置中对管单元的相关情况进行调整，如单位制、坐标系的选择等，在应力分析参数方面，行业标准中将1.2([]20 + []t)规定为允许使用应力值，其中[]20 的表示意义为20℃，而[]t 则表示在压力管道运行温度下的许用应力。此外，根据材料特性还可适当录入相应参数，让系统程序与压力管单元情况更为接近，这一环节的设置界面如图所示，通过这些数据的完善，该系统也可以实现复杂管线的模拟计算。

　　管系视图

　　该系统之下对压力管道安全模式的评定可以实现三维视图，以此来对管道的真实情况进行模拟，这一过程对于管道的安全评定而言十分重要，通过程序设计，依照视觉原理，该系统首先能够在平面的基础之上构建出一个三维场景。

　　在平面上实现管道立体性，其操作程序较为复杂，主要操作如下：先建立管道模型，例如：利用36 个平面，实现管道柱形的立体直观性。然后输入管道长度，对它计算则可利用如下公式，其中，x、y、z 为立体三维坐标。弯头位置能在系统中显示的前提是基于圆环单元的操作，根据其弯度及半径情况将这些圆环单元进行连接，其具体的模型显示如下。

　　模型建立完成之后，为保证模型显示准确，需做好空间定位工作。为解决这一问题，可使用四元数理论来进行空间处理。

　　计算及处理

　　这一部分的管单元输入及空间模型的编绘主要用作对压力管道的应力计算，该系统的管道单元界面具有直接进行数据处理的程序，在录入好管道数据之后直接点击计算便完成操作，计算结果会以“txt”的形式展现出来，分为文件、统计表两种，内容上包括各种参数值，如参数表、反力表、最大应力表等，具有很好的使用价值。

　　安全评定模式应用实例

　　某公司在压力管道在役期间想要对其中某一段管道进行安全评定，以确保管道使用性能。该公司压力管道所处位置正常情况下的温度为20℃，在工作期间，其管道压力及温度则可以达到7850kg/m3 和300℃。该段待评定管道的外径及壁厚分别为72cm 和0.9cm，20℃和300℃下其许用应力分别规定为134MPa 和113MPa。

　　在对该段管道进行安全评定时，首先技术人员先将该段管道划分成83 个管单元，标注出其起点、终点、方向投影等相关数据。在标注完成之后分析计算这些管单元的应力情况，并记录出其工作状态下的节点应力。在完成上述操作之后，技术人员开始在系统中模拟管道三维图。在对该压力管道进行评定时，27 - 28 管单元中存在裂纹缺陷，其长度为2cm，对其进行评定的过程中。

　　小结

　　综上所述，压力管道安全评定模式有多种，限于版面本文只介绍了其中的几项内容，希望今后能在此基础之上做进一步的研究，同时，也希望相关人员能加大对管道安全评定工作的重视，优化评定模式，为压力管道在各行业中的安全使用奠定基础。

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