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淺談壓力管道安全評定模式探究論文
前言
壓力管道被廣泛應用于化工、冶煉、電力等行業(yè)之中，在使用時，隨著耗損及服役年限的增長，容易出現(xiàn)老化及壞損現(xiàn)象，影響使用質(zhì)量，因此，為提高其安全性能，應通過試驗研究對管道的內(nèi)在規(guī)律及參數(shù)進行把握，從而建立起安全評定標準以保證管道運行的經(jīng)濟性與安全性。
管道安全評定模式
完整性評定模式
目前，對于壓力管道“完整性”的研究多是從側(cè)面對其進行描述，因此其準確含義還沒有得到確認。通常情況下，在滿足管道安全經(jīng)濟運輸前提之下，管道系統(tǒng)的構(gòu)成完整程度我們將其視為管道完整性。這一評定涉及范圍極廣，例如：基于完整性的管道安全評定模式在對管道覆蓋層進行評定時就需要考察其缺陷及各項性能指標，包括缺陷位置、程度及是否滿足管道運行情況等。
對于管道完整性進行評定的技術(shù)主要是依靠不同的手段，從不同的方向出發(fā)對影響管道完整性的因素進行評定，屬于近年來的新興技術(shù)，國內(nèi)對此研究目前已經(jīng)取得一定成果，能以無損檢測技術(shù)對壓力管道情況進行檢驗，然后對其使用情況進行評估進而推算出管道剩余的使用年限，實現(xiàn)對其安全性的評定。
可靠性評定模式
基于可靠性的壓力管道安全評定充分利用到了物理理論及各種概率計算，它把壓力管道系統(tǒng)看作一個整體，類似于電路一樣的串聯(lián)、并聯(lián)系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)統(tǒng)計管道系統(tǒng)的故障率情況，進而計算分析其可靠度。以某段管道為例：先通過系統(tǒng)分析，計算出該段管道的可靠性指標，實現(xiàn)對其故障模式的分析，找出可能導致故障的原因，基于可靠性的觀點，提出優(yōu)化該管道的具體策略，以確保壓力管道的正常運轉(zhuǎn)能夠有可靠指標做指導。
壓力管道安全評定模式的應用概述
本章所述壓力管道安全評定模式是適用于在用壓力管道的。這種安全評定模式主要基于安全評定系統(tǒng)，在確保安全適用的前提之下，對管道整體性能進行評定，找出系統(tǒng)中存在的缺陷，進而通過信息數(shù)據(jù)的計算分析實現(xiàn)對壓力管道的安全評定。
系統(tǒng)概述
對壓力管道進行安全評定系統(tǒng)設計時，應堅持完整性、可靠性、實用性原則。同時盡量保證系統(tǒng)簡介、靈活，具有可維護性，提高其使用性能。該種對在用壓力管道進行安全評定的系統(tǒng)其主要構(gòu)成有以下幾部分：
�、� Visual Basic，用于開發(fā)和創(chuàng)建應用程序，具有可視性，功能強大;
�、� FORTRAN，高級編程語言，用于科學計算，特別適用于計算矩陣及復數(shù);
�、� OpenGL，專業(yè)接口，用于連接三維圖像程序，便于調(diào)用圖形庫，能夠在平臺間移植，與①兼容能很好的保證計算準確度。
管道單元輸入
在該系統(tǒng)的界面，安全評定技術(shù)人員可以在系統(tǒng)內(nèi)輸入管單元數(shù)據(jù)，首先對管單元起始、終止點進行編號，將其錄入之后再輸入管道單元類型，包括大小頭、剛性件等。此外，對管單元的方向投影、壁厚、外徑等也要進行錄入。添加數(shù)據(jù)時，如遇錯誤，該系統(tǒng)能夠自動提示并立即停止運算，具有較高的安全性。
在輸入完成之后，需要在系統(tǒng)的參數(shù)設置中對管單元的相關(guān)情況進行調(diào)整，如單位制、坐標系的選擇等，在應力分析參數(shù)方面，行業(yè)標準中將1.2([]20 + []t)規(guī)定為允許使用應力值，其中[]20 的表示意義為20℃，而[]t 則表示在壓力管道運行溫度下的許用應力。此外，根據(jù)材料特性還可適當錄入相應參數(shù)，讓系統(tǒng)程序與壓力管單元情況更為接近，這一環(huán)節(jié)的設置界面如圖所示，通過這些數(shù)據(jù)的完善，該系統(tǒng)也可以實現(xiàn)復雜管線的模擬計算。
管系視圖
該系統(tǒng)之下對壓力管道安全模式的評定可以實現(xiàn)三維視圖，以此來對管道的真實情況進行模擬，這一過程對于管道的安全評定而言十分重要，通過程序設計，依照視覺原理，該系統(tǒng)首先能夠在平面的基礎(chǔ)之上構(gòu)建出一個三維場景。
在平面上實現(xiàn)管道立體性，其操作程序較為復雜，主要操作如下：先建立管道模型，例如：利用36 個平面，實現(xiàn)管道柱形的立體直觀性。然后輸入管道長度，對它計算則可利用如下公式，其中，x、y、z 為立體三維坐標。彎頭位置能在系統(tǒng)中顯示的前提是基于圓環(huán)單元的操作，根據(jù)其彎度及半徑情況將這些圓環(huán)單元進行連接，其具體的模型顯示如下。
模型建立完成之后，為保證模型顯示準確，需做好空間定位工作。為解決這一問題，可使用四元數(shù)理論來進行空間處理。
計算及處理
這一部分的管單元輸入及空間模型的編繪主要用作對壓力管道的應力計算，該系統(tǒng)的管道單元界面具有直接進行數(shù)據(jù)處理的程序，在錄入好管道數(shù)據(jù)之后直接點擊計算便完成操作，計算結(jié)果會以“txt”的形式展現(xiàn)出來，分為文件、統(tǒng)計表兩種，內(nèi)容上包括各種參數(shù)值，如參數(shù)表、反力表、最大應力表等，具有很好的使用價值。
安全評定模式應用實例
某公司在壓力管道在役期間想要對其中某一段管道進行安全評定，以確保管道使用性能。該公司壓力管道所處位置正常情況下的溫度為20℃，在工作期間，其管道壓力及溫度則可以達到7850kg/m3 和300℃。該段待評定管道的外徑及壁厚分別為72cm 和0.9cm，20℃和300℃下其許用應力分別規(guī)定為134MPa 和113MPa。
在對該段管道進行安全評定時，首先技術(shù)人員先將該段管道劃分成83 個管單元，標注出其起點、終點、方向投影等相關(guān)數(shù)據(jù)。在標注完成之后分析計算這些管單元的應力情況，并記錄出其工作狀態(tài)下的節(jié)點應力。在完成上述操作之后，技術(shù)人員開始在系統(tǒng)中模擬管道三維圖。在對該壓力管道進行評定時，27 - 28 管單元中存在裂紋缺陷，其長度為2cm，對其進行評定的過程中。
小結(jié)
綜上所述，壓力管道安全評定模式有多種，限于版面本文只介紹了其中的幾項內(nèi)容，希望今后能在此基礎(chǔ)之上做進一步的研究，同時，也希望相關(guān)人員能加大對管道安全評定工作的重視，優(yōu)化評定模式，為壓力管道在各行業(yè)中的安全使用奠定基礎(chǔ)。
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