化工設(shè)備材料腐蝕壽命預(yù)測系統(tǒng)的若干研究

程飛

摘 要：由于受到環(huán)境介質(zhì)的影響，在運行過程中的化工裝置設(shè)備往往會出現(xiàn)腐蝕以及損傷的情況，這樣就有一個使用壽命周期的問題存在于設(shè)備的使用過程當(dāng)中。所以，必須要有效的預(yù)測化工設(shè)備的腐蝕壽命，從而能夠科學(xué)合理的設(shè)計以及選擇材料，同時還要對腐蝕原因以及規(guī)律進行積極的研究，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)測系統(tǒng)

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

通過對概率統(tǒng)計方式的引進，并且對計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)進行充分的運用，從而將化工設(shè)備材料腐蝕壽命預(yù)測系統(tǒng)建造出來，有效的開展統(tǒng)計分析處理腐蝕數(shù)據(jù)的工作，并且預(yù)測裝置材料的壽命，在具體的應(yīng)用實踐當(dāng)中對該系統(tǒng)進行不斷的發(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)測系統(tǒng)建立起來。

1 裝置材料腐蝕壽命預(yù)測系統(tǒng)的原理與方法

1.1 古比（Gumbel）極值分布

國外學(xué)者Evans在上世紀(jì)九十年代經(jīng)過研究證明，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)志而是局部腐蝕進展的最大深度。在對局部腐蝕進展的最大深度進行研究的時候，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x的最大腐蝕深度的概率為FI（y）；

最大腐蝕深度的隨機變量用x來表示；

λ屬于一種統(tǒng)計參量，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來表示，y=（x-λ）/α。

1.2 對設(shè)備壽命進行預(yù)測的方法

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，也就是從開始使用到局部腐蝕開始發(fā)生的時間；tp表示進展期，也就是局部腐蝕開始發(fā)生到材料壁厚被貫穿的時間；

tf=ti+tp

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

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

2 裝置材料腐蝕壽命預(yù)測系統(tǒng)運行的實例介紹

首先，將化工設(shè)備材料腐蝕壽命預(yù)測系統(tǒng)啟動，這個系統(tǒng)立足于對裝置材料腐蝕壽命預(yù)測方法進行的相關(guān)考察，將概率統(tǒng)計原理引入進來，然后，通過對VISUALBASIC A語言以及有關(guān)計算機數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，從而將其開發(fā)出來。

通過對達(dá)到4、6年使用時間的海水干濕交替環(huán)境當(dāng)中的鍛鋼槽的考察，對其局部腐蝕數(shù)據(jù)進行記錄，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

在對累積概率密度計算的時候采用的是平均排列法，計算公式為FI（y）=i/（N+1）（i=1，2，3，4，5，… … ，N）。計算出的累積概率，見表1和表2。

2.2 局部腐蝕進展速度公式

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

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)，通過對機制統(tǒng)計方法的運用，可以將最大腐蝕深度計算出來。

最大局部腐蝕計算值，見表3。

以表3當(dāng)中的數(shù)據(jù)作為根據(jù)，可以將時間與最大局部腐蝕進展深度之間關(guān)系的公式制定出來：xm=b+kt，然后通過對編制的程序的運用，計算出其中的待定系數(shù)b=0.05，k=0.5 375。這樣經(jīng)驗公式是：

xm=0.05+0.5375t[2]。

從經(jīng)驗公式當(dāng)中，我們可以得出9.2年是該材料的壽命。相對于8.7年這一實際值而言，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，在以后的研究過程中，必須要針對這種誤差進行相應(yīng)的完善和修正。

3 結(jié) 語

將化工設(shè)備材料腐蝕壽命預(yù)測系統(tǒng)建立起來，能夠有效的統(tǒng)計分析處理設(shè)備材料的腐蝕數(shù)據(jù)，并且對裝置材料的可使用壽命進行預(yù)測。雖然在具體的使用過程中，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)測當(dāng)中進行推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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

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