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我国的结构完整性评定国家标准GB/T19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》中提供的分安全系数值是参照英国标准BSI PD6493-1991制定的,而PD6493:1999已被BS7910:1999所取代,因此,也迫使我们不得不考虑GB/T19624中分安全系数规定的重新修订。二十世纪末期,我国引入RBI概念,展开RBI工作,并取得了一些成效。但是发达国家的承压设备安全状况与我国设备状况有较大差别。在API581的RBI活动中总是假设容器与管道的设计、制造都是符合要求的,不考虑结构与焊缝中的超标缺陷问题,而我国相当一批容器和管道由于历史的原因,设计、制造时遗留下很多超出设计制造标准的缺陷,因此API581在中国应用的过程中应当考虑这些因素。
因此,本文以“概率论在缺陷评定与RBI中的应用研究”为主题,以含缺陷结构为主要研究对象,采用断裂概率力学中失效概率的计算方法,结合结构完整性评定规范中的计算公式,计算出了不同目标失效概率和变异系数下的分安全系数与缺陷修正系数。现本文主要内容介绍如下:
(1)结合结构完整性规范中的评定方法,以概率断裂力学和可靠性理论为基础,编程计算不同变异系数下的失效概率。通过调整缺陷尺寸、应力、断裂韧性等参数的大小使计算失效概率分别等于不同的目标失效概率(0.23,0.001,0.00007,0.000001),拟合等可靠度曲线,计算分安全系数。
(2)结合实际算例,采用BS7910中推荐使用的分安全系数与本文计算得到的分安全系数进行缺陷评定,比较分析两套分安全系数。
(3)改变极限状态曲线、变异系数计算分安全系数,分析其对分安全系数取值的影响。同时,定性分析了各随机变量统计规律的选取和对分安全系数的影响。
(4)分析基于风险的检验在国内外应用概况、失效可能性的计算过程和影响因素及我国压力容器存在的问题,指出基于风险的检验在我国应用的局限性,在原有计算模型的基础上提出修正模型。
(5)对含表面裂纹、埋藏裂纹和角变形错边缺陷的压力容器进行可靠性分析,计算不同缺陷尺寸、不同变异系数下的失效概率,并将其与RBI中同类设备失效频率进行比较,得到对应的缺陷修正系数。
(6)进行实例计算,分析结果与计算得到的修正因子进行比较分析。