含缺陷壓力管道安全評定方法研究的現(xiàn)狀與發(fā)展

王靖

摘 要：壓力管道以其自身所具備的功能在各個領(lǐng)域當(dāng)中得到較為廣泛的應(yīng)用，在對其進(jìn)行安置的過程中，需要按照較為特殊的規(guī)范對其進(jìn)行安裝，使得其焊接過程存在較多缺陷。此外，技術(shù)的發(fā)展使得其質(zhì)量逐漸得到提高，但是其在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的過程中難以避免地存在各種缺陷，使得其現(xiàn)實(shí)功能無法得到充分發(fā)揮。因此，必須針對此種狀況進(jìn)行必要的研究。文章針對安全評定對壓力管道的現(xiàn)實(shí)意義展開必要分析，將斷裂力學(xué)工程安全評定方式的具體應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行描述，針對壓力管道失效評定準(zhǔn)則進(jìn)行解讀，最后對壓力管道缺陷安全評定發(fā)展進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：缺陷；壓力管道；安全評定

前言

能源、化工等領(lǐng)域的發(fā)展使得壓力管道得到較為廣泛的應(yīng)用。其在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的過程中，需要在高溫、高壓等風(fēng)險(xiǎn)狀況下展開工作，如果其出現(xiàn)破損就會造成十分嚴(yán)重的安全事故，使我國的相關(guān)行業(yè)遭受重大損失，人們的生命安全也受到較為嚴(yán)重的威脅。因此，針對其進(jìn)行安全評定具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 安全評定對壓力管道的現(xiàn)實(shí)意義

當(dāng)前，我國的工業(yè)化進(jìn)程不斷向前推進(jìn)，使得能源等行業(yè)急速發(fā)展，壓力管道的應(yīng)用隨之增加。其本身擔(dān)負(fù)運(yùn)輸職責(zé)，而運(yùn)輸原料本身屬于高危原料，具有易燃、易爆等特點(diǎn)，所以，一旦管道存在缺陷，便會造成泄漏或者爆炸等事故，在遭受重大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，也會對人們的人身安全造成負(fù)面影響[1]。在各種因素的作用之下，其會發(fā)生損壞，導(dǎo)致重大事故的發(fā)生，事實(shí)證明，其在進(jìn)行應(yīng)用的過程中如果輸送的原料使其工作壓力超過自身承受的限定范圍便會出現(xiàn)彎曲。這種情況如果不能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在長時(shí)間的負(fù)面影響之下，其可能出現(xiàn)的損害狀況將會更加明顯。

不僅如此，如果其處于長時(shí)間高負(fù)荷的工作壓力之下，便會使其自身抗壓性能遭受破壞。如此，其便會在應(yīng)用的過程中難以避免地受到高壓風(fēng)險(xiǎn)，長此以往，其便會在內(nèi)部壓力的作用下出現(xiàn)損毀。其傳輸功能缺失會造成企業(yè)自身損失，也會對其他人的生活造成較為嚴(yán)重的負(fù)面影響。

針對上述情況進(jìn)行分析可知，必須采取手段對其應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制，確保其可靠性能夠符合現(xiàn)實(shí)狀況。在此過程中，必須針對影響管道安全因素的各種現(xiàn)實(shí)狀況信息進(jìn)行搜集，將與其有關(guān)的材料以及管道失效原理等情況進(jìn)行把握，使得各種風(fēng)險(xiǎn)因素得到控制。

2 斷裂力學(xué)工程安全評定

2.1 線彈性斷裂力學(xué)評定

此種方法是由美國權(quán)威能源機(jī)構(gòu)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行確認(rèn)。其在進(jìn)行現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的過程中，使用線彈力斷裂力學(xué)的方式針對壓力管道可能出現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行必要的分析[2]。其在現(xiàn)實(shí)評定當(dāng)中具有較強(qiáng)的針對性，主要的評定對象是管道的材質(zhì)以及應(yīng)力情況，將與其有關(guān)的各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，然后進(jìn)行綜合分析。其中，在對最大軸向應(yīng)變進(jìn)行評定時(shí)，主要以曲線的形式對其裂痕出現(xiàn)的長度以及深度的最大值進(jìn)行判定[3]。同時(shí)，對于直徑與壁厚的比例也采取此種形式對其進(jìn)行確定。此方法在應(yīng)用時(shí)具有較強(qiáng)的理論針對性，必須建立在與其有關(guān)的力學(xué)體系之中，這就使得其現(xiàn)實(shí)應(yīng)用受到較為明顯的限制。之所以會出現(xiàn)此種現(xiàn)象是因?yàn)橐话闱闆r下的壓力管道材料本身的韌性較佳，使得此方法在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的過程中難以對某些影響因素進(jìn)行必要的反映。

2.2 彈塑性斷裂力學(xué)評定

此種方法本身可以細(xì)分為較多內(nèi)容，使得其具體應(yīng)用情況需要進(jìn)行較為細(xì)致的分析。其中的J積分方法便可以針對上述情況當(dāng)中的韌性材料問題進(jìn)行較為科學(xué)的應(yīng)對[4]。此方法在進(jìn)行應(yīng)用的過程中，通過對管道在高壓情況下承受的撕扯力與管道自身產(chǎn)生與其對抗的抗力進(jìn)行對比，便可以對撕裂的塑性穩(wěn)定失衡的結(jié)果進(jìn)行判定[5]。實(shí)際上，在現(xiàn)實(shí)情況下，位移等現(xiàn)實(shí)情況使得學(xué)術(shù)界針對本方法的研究出現(xiàn)不同角度，在結(jié)合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行具體劃分，對于能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生影響的各種更加具體的現(xiàn)實(shí)因素進(jìn)行考量，最終得出針對性較強(qiáng)的結(jié)果。

3 壓力管道失效評定準(zhǔn)則

在對管道缺陷進(jìn)行安全評定之前，需要對其極限荷載進(jìn)行必要的管控。針對其失效因素進(jìn)行分析之后可以發(fā)現(xiàn)，其本身的壁厚數(shù)值相對較小，使得在對其進(jìn)行焊接時(shí)出現(xiàn)缺陷的幾率較大提升。針對其缺陷出現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行研究可知，缺陷在外觀方面呈現(xiàn)出環(huán)形狀態(tài)，其能夠覆蓋的區(qū)域相對較小。此種情況能夠?qū)е碌陌踩[患并不會在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)事故。但是，這并不說明其存在的安全隱患可以被忽視，針對此種情況進(jìn)行長期調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，如果此種情形存在較長時(shí)間仍然無法得到解決，便會造成管道本在繼續(xù)承受工作壓力的情況下出現(xiàn)安全隱患。可以將上述內(nèi)容作為缺陷評定準(zhǔn)則的基礎(chǔ)，根據(jù)其具體內(nèi)容可以將其劃分為凈截面屈服以及最大應(yīng)力兩種準(zhǔn)則。針對此兩種方式展開現(xiàn)實(shí)研究可知，凈截面屈服原則的應(yīng)用最為廣泛，其針對焊接問題導(dǎo)致的缺陷進(jìn)行詳細(xì)描述。其認(rèn)為焊接過程當(dāng)中如果產(chǎn)生彎矩，就會造成其界面過度屈服，進(jìn)行出現(xiàn)失效的狀況。雖然其內(nèi)容能夠?qū)艿廊毕莸难芯科鸬捷^佳的現(xiàn)實(shí)輔助作用，但是其并不完善，使得其在對某些方面進(jìn)行反映的過程中與現(xiàn)實(shí)狀況之間存在較大偏差。這一點(diǎn)得到了學(xué)術(shù)界的重視，相關(guān)的專家學(xué)者針對其展開較為明確的研究，針對其出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行改進(jìn)，使得其能夠在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中獲得更佳效果。

4 壓力管道缺陷安全評定發(fā)展展望

當(dāng)前，技術(shù)以及理論的發(fā)展使得其缺陷評定工作必須具備工程化特點(diǎn)。針對其進(jìn)行具體研究可知，為了實(shí)現(xiàn)評定結(jié)果的便利性，必須在計(jì)算方法方面進(jìn)行必要的簡化，如此才能夠使計(jì)算結(jié)果符合現(xiàn)實(shí)情況。針對當(dāng)前評定的現(xiàn)狀進(jìn)行研究可知，在計(jì)算方面不可避免的出現(xiàn)一些問題使得評定工作難以在規(guī)范的限度之內(nèi)。如此的情況使得上述目的的實(shí)現(xiàn)較為緊迫，因此，各個方面必須努力使其完成向工程化的轉(zhuǎn)換。

當(dāng)前，社會的發(fā)展使得信息技術(shù)在各個領(lǐng)域當(dāng)中得到廣泛應(yīng)用，在管道安全評定的過程中也需要計(jì)算機(jī)等技術(shù)的輔助。美國的權(quán)威機(jī)構(gòu)已經(jīng)針對其開發(fā)出相關(guān)的評定軟件，利用J積分方法展開現(xiàn)實(shí)評價(jià)，針對其進(jìn)行應(yīng)用可以較為精確的計(jì)算出管道撕裂的極限承載力；德國也在此方面進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出ELBA系統(tǒng)，可以使用其對縱向裂紋等情況進(jìn)行判定。我國國內(nèi)也針對此方面的智能化展開研究，相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論引入其中，取得較多成果。事實(shí)證明，在未來的發(fā)展進(jìn)程中，與此方面有關(guān)的現(xiàn)實(shí)研究將會更加深入，使得其缺陷評定的智能化水平更高，對我國將其進(jìn)行運(yùn)用的各個領(lǐng)域作出更大貢獻(xiàn)。

5 結(jié)束語

能源等領(lǐng)域的運(yùn)輸需要在壓力管道的輔助之下完成。這些行業(yè)的運(yùn)輸都存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，一旦出現(xiàn)問題造成的負(fù)面影響較大，因此必須針對現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行必要考量，對其進(jìn)行安全評定，針對各種影響其安全的因素進(jìn)行必要的判定，使得其能夠在較為安全的環(huán)境下發(fā)揮現(xiàn)實(shí)功能。

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