CN108956930B - 一种用于确定含埋藏缺陷的gil壳体的安全性的方法及系统 - Google Patents

一种用于确定含埋藏缺陷的gil壳体的安全性的方法及系统 Download PDF

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CN108956930B CN201810699945.5A CN201810699945A CN108956930B CN 108956930 B CN108956930 B CN 108956930B CN 201810699945 A CN201810699945 A CN 201810699945A CN 108956930 B CN108956930 B CN 108956930B
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Abstract

本发明涉及一种用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法，包括：获取气体绝缘金属封闭输电线路GIL壳体的材料特性数据；获取GIL壳体的设计工况数据，并计算GIL壳体的应力数据；对GIL壳体进行无损探伤，确定存在的埋藏缺陷以及埋藏缺陷的缺陷数据；将存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，并当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并；计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，并根据缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性。本发明可提高含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性和剩余寿命的评估的精度，便于工程人员实际应用，降低了维护成本，为特高压GIL壳体的检修和维护提供了技术支持。

Description

一种用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法及系统
技术领域
本发明涉及气体绝缘金属封闭输电线路安全技术领域，并且更具体地，涉及一种用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法及系统。
背景技术
与常规电缆相比，气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosedtransmission line，GIL)具有传输容量大、损耗小、不受环境影响、运行可靠性高、节省占地等显著优点，尤其适合作为架空输电方式或电缆送电受限情况下的补充输电技术。外壳是GIL传输中的基本载体，主体主要是通过铝合金焊接制造而成。它承受了内部绝缘气体的压力，其焊接质量的好坏直接决定了传输线路的绝缘性能。但是铝合金由于导热性好，线膨胀系数大，易产生氧化膜等特性，使其在焊接制造过程中易产生氢气孔、热裂纹、接头强度降低以及产生变形等缺点。另外，铝合金焊接容易出现气孔、夹渣等体积型缺陷以及裂纹、未熔化等面积型缺陷，会降低GIL管道的承载能力，带来安全隐患甚至造成开裂引起的气体泄漏，少量的气体泄漏就可能造成系统故障、环境污染。
因此，在GIL管道制造安装和使用过程中，基于合于使用原则，对含裂纹管道的结构完整性评价来保证对保障管道的安全型，具有重要意义。
发明内容
本发明提出一种用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法及系统，以解决在制造和使用过程中产生埋藏缺陷的GIL壳体的安全性和剩余寿命评估问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取气体绝缘金属封闭输电线路GIL壳体的材料特性数据，其中所述材料特性数据包括：断裂韧性和壳体厚度；
获取GIL壳体的设计工况数据，并根据所述GIL壳体的设计工况数据计算GIL壳体的应力数据，其中所述应力数据，包括：GIL壳体的最大应力以及服役工况下的最大应力、最小应力、应力幅值和交变应力循环频率；
对GIL壳体进行无损探伤，确定存在的埋藏缺陷以及埋藏缺陷的缺陷数据；其中，所述埋藏缺陷至少为一个，每个埋藏缺陷的缺陷数据包括：埋藏缺陷深度、埋藏缺陷长度、与GIL壳体外表面的距离以及每个缺陷之间的相互距离；
将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，并当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并；其中，所述表面缺陷的缺陷数据包括：表面缺陷深度和表面缺陷长度；
根据等效的表面缺陷的缺陷数据和材料特性数据计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，并根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性。
优选地，其中采用工程力学和工程断裂力学理论或数值计算的方法计算GIL壳体的应力数据。
优选地，其中所述将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，包括：
将埋藏缺陷的埋藏缺陷长度作为等效的表面缺陷的表面缺陷长度；
计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和与GIL壳体外表面的距离的和作为等效的表面缺陷的表面缺陷深度。
优选地，其中所述当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并，包括：
计算相邻的两个表面缺陷的距离与相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度中的最小值的一半的比值，并将所述比值与预设阈值进行比较；其中，
若所述比值小于等于预设阈值，则进行缺陷合并，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷深度的最大值作为合并后的表面缺陷的表面缺陷深度，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度和相邻的两个表面缺陷的距离的和作为合并后的表面缺陷的表面缺陷深度，以按照合并后的表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性；
若所述比值大于阈值阈值则不进行缺陷合并，按照单个表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性。
优选地，其中按照如下公式计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，
Figure GDA0003570392100000031
其中，KI为缺陷应力强度因子；M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半。
优选地，其中根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性，包括：
将埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值和断裂韧性进行比较，其中，
若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值小于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为安全，可以继续使用；
若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为危险，无法继续使用，需要对埋藏缺陷进行维修。
优选地，其中所述方法还包括：
当确定确定GIL壳体的安全性为安全时，对GIL壳体的剩余寿命进行估计。
优选地，其中所述对确定安全性为安全的GIL壳体的剩余寿命进行估计，包括：
步骤1，设置循环次数的初始值为1；
步骤2，计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和埋藏缺陷长度的更新步长，包括：
Figure GDA0003570392100000041
Figure GDA0003570392100000042
ΔK＝Kmax-Kmin，
da/dN＝C0(ΔK)m，
dc/dN＝C0(ΔK)m，
其中，M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；σmin为服役工况下的最小应力；C0和m为疲劳裂纹扩展参数；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半；da为表面缺陷深度的增长步长；dc为表面缺陷长度的增长步长；N为循环次数。
步骤3，计算更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，包括：
Figure GDA0003570392100000043
其中，KI′为更新后的缺陷应力强度因子；
步骤4，判断更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值是否大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度是否大于等于预设倍数的壳体厚度；其中，若更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度大于等于预设倍数的壳体厚度，则进入步骤5；反之，循环次数加1，并返回步骤3；
步骤5，计算当前的循环次数和交变应力循环频率的比值作为剩余寿命。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的系统，其特征在于，所述系统包括：
材料特性数据获取单元，用于获取气体绝缘金属封闭输电线路GIL壳体的材料特性数据，其中所述材料特性数据包括：断裂韧性和壳体厚度；
应力数据获取单元，用于获取GIL壳体的设计工况数据，并根据所述GIL壳体的设计工况数据计算GIL壳体的应力数据，其中所述应力数据，包括：GIL壳体的最大应力以及服役工况下的最大应力、最小应力、应力幅值和交变应力循环频率；
缺陷数据确定单元，用于对GIL壳体进行无损探伤，确定存在的埋藏缺陷以及埋藏缺陷的缺陷数据；其中，所述埋藏缺陷至少为一个，每个埋藏缺陷的缺陷数据包括：埋藏缺陷深度、埋藏缺陷长度、与GIL壳体外表面的距离以及每个缺陷之间的相互距离；
等效合并单元，用于将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，并当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并；其中，所述表面缺陷的缺陷数据包括：表面缺陷深度和表面缺陷长度；
安全性确定单元，用于根据等效的表面缺陷的缺陷数据和材料特性数据计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，并根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性。
优选地，其中在所述应力数据获取单元，采用工程力学和工程断裂力学理论或数值计算的系统计算GIL壳体的应力数据。
优选地，其中所述缺陷数据确定单元，将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，包括：
将埋藏缺陷的埋藏缺陷长度作为等效的表面缺陷的表面缺陷长度；
计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和与GIL壳体外表面的距离的和作为等效的表面缺陷的表面缺陷深度。
优选地，其中在所述在等效合并单元中，当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并，包括：
计算相邻的两个表面缺陷的距离与相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度中的最小值的一半的比值，并将所述比值与预设阈值进行比较；其中，
若所述比值小于等于预设阈值，则进行缺陷合并，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷深度的最大值作为合并后的表面缺陷的表面缺陷深度，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度和相邻的两个表面缺陷的距离的和作为合并后的表面缺陷的表面缺陷深度，以按照合并后的表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性；
若所述比值大于阈值阈值则不进行缺陷合并，按照单个表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性。
优选地，其中按照如下公式计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，
Figure GDA0003570392100000061
其中，KI为缺陷应力强度因子；M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半。
优选地，其中所述安全性确定单元，根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性，包括：
将埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值和断裂韧性进行比较，其中，
若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值小于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为安全，可以继续使用；
若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为危险，无法继续使用，需要对埋藏缺陷进行维修。
优选地，其中所述系统还包括：
剩余寿命评估单元，用于当确定GIL壳体的安全性为安全时，对GIL壳体的剩余寿命进行估计。
优选地，其中所述剩余寿命评估单元，对确定安全性为安全的GIL壳体的剩余寿命进行估计，包括：
初始化模块，用于设置循环次数的初始值为1；
更新步长计算模块，用于计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和埋藏缺陷长度的更新步长，包括：
Figure GDA0003570392100000062
Figure GDA0003570392100000063
ΔK＝Kmax-Kmin，
da/dN＝C0(ΔK)m，
dc/dN＝C0(ΔK)m，
其中，M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；σmin为服役工况下的最小应力；C0和m为疲劳裂纹扩展参数；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半；da为表面缺陷深度的增长步长；dc为表面缺陷长度的增长步长；N为循环次数；
缺陷应力强度因子计算模块，用于计算更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，包括：
Figure GDA0003570392100000071
其中，KI′为更新后的缺陷应力强度因子；
判断模块，用于判断更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值是否大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度是否大于等于预设倍数的壳体厚度；其中，若更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度大于等于预设倍数的壳体厚度，则进入剩余寿命计算模块；反之，循环次数加1，并返回缺陷应力强度因子计算模块；
剩余寿命计算模块，用于计算当前的循环次数和交变应力循环频率的比值作为剩余寿命。
本发明提供了一种用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法及系统，考虑了埋藏缺陷的复杂性和不确定性，将埋藏缺陷等效为表面缺陷，基于GIL壳体的结构和使用工况等因素计算GIL壳体的应力数据，通过等效原则对多埋藏缺陷进行等效和合并，对含埋藏缺陷的GIL壳体的使用安全和剩余寿命进行评估。本发明可提高含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性和剩余寿命的评估的精度，便于工程人员实际应用，降低了维护成本，为特高压GIL壳体的检修和维护提供了技术支持。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的将埋藏缺陷等效为表面缺陷的处理示意图；以及
图3为根据本发明实施方式的用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的系统300的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法100的流程图。本发明的实施方式提供的用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法，考虑了埋藏缺陷的复杂性和不确定性，将埋藏缺陷等效为表面缺陷，基于GIL壳体的结构和使用工况等因素计算GIL壳体的应力数据，通过等效原则对多埋藏缺陷进行等效和合并，对含埋藏缺陷的GIL壳体的使用安全和剩余寿命进行评估。本发明的方法简单，便于工程技术人员操作，且可提高含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性和剩余寿命的评估的精度，降低了维护成本，为特高压GIL壳体的检修和维护提供了技术支持。本发明的实施方式提供的用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法100从步骤101处开始，在步骤101获取气体绝缘金属封闭输电线路GIL壳体的材料特性数据，其中所述材料特性数据包括：断裂韧性和壳体厚度。
在本发明的实施方式中，获取GIL壳体的各种材料特性，包括GIL壳体母材的弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度、断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能。若缺陷位于焊接接头中，还需获得GIL壳体焊接接头的弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度、断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能。通过现场检测或者依据设计图纸，能够获得GIL壳体材料信息和结构尺寸，包括材质、材料供货状态。材料性能数据通过使用同等批号、同等加工工艺下母材和焊接接头试件进行材料性能的测试获得，材料性能的测试依据相关材料性能测试的国标进行，保证试验数据的有效性。若无实际材料性能的测试，可依据材料牌号、焊接工艺，查阅标准或文献获得材料的性能数据，并除以一个安全系数(1.2-1.5)，考虑材料批次以及加工工艺不同带来的性能偏差的影响，以及壳体的直径、壁厚、长度、支撑位置等参数以及GIL壳体的设计或额定运行工况。
优选地，在步骤102获取GIL壳体的设计工况数据，并根据所述GIL壳体的设计工况数据计算GIL壳体的应力数据，其中所述应力数据，包括：GIL壳体的最大应力以及服役工况下的最大应力、最小应力、应力幅值和交变应力循环频率。
优选地，其中采用工程力学和工程断裂力学理论或数值计算的方法计算GIL壳体的应力数据，其中，GIL壳体的最大应力和服役工况下的最大应力为同一个值。
在本发明的实施方式中，通过现场检测或者依据设计图纸，获得GIL壳体的结构尺寸和设计工况。依据GIL的壳体的设计工况，采用工程力学和工程断裂力学理论或数值计算的方法，计算无缺陷壳体的内部应力、残余应力，获得GIL壳体的最大应力。通过对GIL壳体服役工况分析，获得GIL交变应力，包括交变幅值和交变频率。若不计算残余应力，残余应力按照材料的屈服强度进行计算。
优选地，在步骤103对GIL壳体进行无损探伤，确定存在的埋藏缺陷以及埋藏缺陷的缺陷数据；其中，所述埋藏缺陷至少为一个，每个埋藏缺陷的缺陷数据包括：埋藏缺陷深度、埋藏缺陷长度、与GIL壳体外表面的距离以及每个缺陷之间的相互距离。
优选地，在步骤104将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，并当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并；其中，所述表面缺陷的缺陷数据包括：表面缺陷深度和表面缺陷长度。
优选地，其中所述将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，包括：
将埋藏缺陷的埋藏缺陷长度作为等效的表面缺陷的表面缺陷长度；
计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和与GIL壳体外表面的距离的和作为等效的表面缺陷的表面缺陷深度。
优选地，其中所述当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并，包括：
计算相邻的两个表面缺陷的距离与相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度中的最小值的一半的比值，并将所述比值与预设阈值进行比较；其中，
若所述比值小于等于预设阈值，则进行缺陷合并，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷深度的最大值作为合并后的表面缺陷的表面缺陷深度，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度和相邻的两个表面缺陷的距离的和作为合并后的表面缺陷的表面缺陷深度，以按照合并后的表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性；
若所述比值大于阈值阈值则不进行缺陷合并，按照单个表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性。
图2为根据本发明实施方式的将埋藏缺陷等效为表面缺陷的处理示意图。如图2所示，考虑其复杂性和不确定性，在本发明的实施方式中把埋藏缺陷(裂纹)等效为表面缺陷(裂纹)进行处理。埋藏缺陷等效为表面缺陷的方法为：等效的表面缺陷的长度等于埋藏缺陷的长度；等效表面缺陷的深度等于埋藏缺陷的深度与距离壳体外表面的距离之和。对于多个埋藏缺陷(裂纹)，根据相邻两裂纹之间距离s与等效表面裂纹半长c之间的比值进行考虑是否需要合并，包括：①相邻裂纹两两进行判断，c取两半长裂纹的最小值，即c＝min(c1,c2)，其中c1为表面裂纹1的裂纹半长，c2为表面裂纹2的裂纹半长；②判断s/c与预设阈值2的大小，包括：若s/min(c1,c2)≤2，则两个裂纹合并成一个大裂纹；合并后新裂纹的深度取两个裂纹深度的最大值；裂纹长度为两个裂纹长度与裂纹距离之和，并且评估时按照合并后的裂纹尺寸进行计算；若s/min(c1,c2)>2，则不考虑合并，按照单裂纹分别进行计算。
例如，若埋藏裂纹深度为a1，长度为2c1，距离表面距离为p，则等效后：表面裂纹深度为a＝a1+p；表面裂纹长度：2c＝2c1。
当检测到多个裂纹时，根据裂纹半长度c和相邻两裂纹的距离s，评判是否合并。
例如，等效的表面裂纹1的缺陷数据为：表面裂纹深度为a1，表面裂纹长度为2c1；
等效的表面裂纹2的缺陷数据为：表面裂纹深度为a2，表面裂纹长度为2c2；
若c＝min(c1,c2)，s/c≤2，则两个裂纹合并成一个大裂纹，合并后表面裂纹3的缺陷数据为：表面裂纹深度a3＝max(a2,a1)；裂纹长度2c3＝2c1+2c2+s，并且随后的安全性评估中按照合并后裂纹尺寸进行计算分析。
优选地，在步骤105根据等效的表面缺陷的缺陷数据和材料特性数据计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，并根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性。
优选地，其中按照如下公式计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，
Figure GDA0003570392100000111
其中，KI为缺陷应力强度因子；M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半。
优选地，其中根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性，包括：
将埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值和断裂韧性进行比较，其中，
若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值小于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为安全，可以继续使用；
若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为危险，无法继续使用，需要对埋藏缺陷进行维修。
由于裂纹深度和长度断点处应力集中程度不同，因此需要分别计算椭圆裂纹的短轴和长轴端点处的缺陷应力强度因子，并取两者的最大值与材料的断裂韧性KIC进行对比。若计算的等效表面裂纹最大的缺陷应力强度因子KI<KIC，则确定该GIL壳体的安全性为安全，的表明该含裂纹的GIL壳体可以继续使用；若计算等效表面裂纹最大的缺陷应力强度因子KI≥KIC，则确定GIL壳体的安全性为危险，表明该含裂纹GIL壳体无法继续使用，需对含缺陷部件进行维修。
优选地，其中所述方法还包括：
当确定确定GIL壳体的安全性为安全时，对GIL壳体的剩余寿命进行估计。
优选地，其中所述对确定安全性为安全的GIL壳体的剩余寿命进行估计，包括：
步骤1，设置循环次数的初始值为1；
步骤2，计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和埋藏缺陷长度的更新步长，包括：
Figure GDA0003570392100000121
Figure GDA0003570392100000122
ΔK＝Kmax-Kmin，
da/dN＝C0(ΔK)m，
dc/dN＝C0(ΔK)m，
其中，M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；σmin为服役工况下的最小应力；C0和m为疲劳裂纹扩展参数；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半；da为表面缺陷深度的增长步长；dc为表面缺陷长度的增长步长；N为循环次数。
步骤3，计算更新后的埋藏缺陷的应力强度因子，包括：
Figure GDA0003570392100000131
其中，K′I为更新后的缺陷应力强度因子；
步骤4，判断更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值是否大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度是否大于等于预设倍数的壳体厚度；其中，若更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度大于等于预设倍数的壳体厚度，则进入步骤5；反之，循环次数加1，并返回步骤3；
步骤5，计算当前的循环次数和交变应力循环频率的比值作为剩余寿命。
考虑GIL壳体服役过程中服役应力的影响，服役应力作用下裂纹会发生扩展或者长大，使得裂纹尺寸逐渐变大，对可以安全使用的GIL壳体的剩余寿命进行计算。
由于椭圆裂纹的长度和深度不同，不同位置处的缺陷应力强度因子不同，裂纹扩展的长度也不同，因此需要依据Paris公式，对椭圆裂纹长轴和短轴端点处一个疲劳循环下裂纹扩展增量表示为：
da/dN＝C0(ΔK)m，
dc/dN＝C0(ΔK)m，
ΔK＝Kmax-Kmin，
Figure GDA0003570392100000141
Figure GDA0003570392100000142
随后计算裂纹扩展后断裂参量：
Figure GDA0003570392100000143
若KI′＜KIC且(a+da)＜0.9t，则裂纹未达到临界值，则循环次数加1，并更新裂纹尺寸a＝a+da；c＝c+dc；重复上述计算裂纹扩展后的缺陷应力强度因子；其中t代表GIL壳体厚度。
若KI′≥KIC或者(a+da)≥0.9t，则停止计算，记录的循环次数为断裂循环次数Nf。
则含裂纹GIL壳体的剩余寿命为：
t剩余＝Nf/f，
其中，f为交变频率。
本发明的实施方式综合考虑了埋藏缺陷的复杂性和不确定性，通过将埋藏裂纹等效为表面裂纹，采用有限元和解析计算的方法，基于GIL壳体的结构、使用工况等因素计算GIL壳体的最大应力和疲劳应力；对多裂纹通过合并准则考虑多裂纹的影响；并提出了含裂纹GIL壳体的安全性和剩余寿命评估方法，该计算方法简单便于工程技术人员操作，且可提高含裂纹GIL壳体的安全性和剩余寿命的评估的精度，降低维护成本。
以下具体举例说明本发明的实施方式
某特高压GIL壳体，材料为5754铝合金，常规无损探伤体焊缝内部存在两个埋藏裂纹：
裂纹1：裂纹深度为a1＝3mm；裂纹长度为2c1＝8mm；距离壳体外表面2mm；
裂纹2：裂纹深度为a2＝2.5mm；裂纹长度为2c2＝9mm；距离壳体外表面3mm；
两个裂纹间距s＝6mm；
(1)材料性能的获得
采用同批次的5754铝合金进行拉伸、断裂韧性以及疲劳性能测试获得材料的性能，具体如下：
GIL壳体规格：1160*16mm。
GIL服役工况承受0.6MPa。
材料屈服强度：150MPa；抗拉强度：240MPa
断裂韧性：KIC＝50MPa√m
疲劳裂纹扩展性能：da/dN＝4.34×10-5(ΔK)1.2mm/cycle
(2)GIL壳体应力分析
基于壳体有限元模型，考虑焊接接头的残余应力影响，计算最大应力为60MPa；该壳体应力波动主要是受日照辐射引起的，应力幅值变化范围50MPa。
(3)安全评估裂纹尺寸确定
考虑到无损探伤检测可靠性和检测误差，对简化埋藏缺陷(裂纹)的尺寸(深度和宽度)乘以安全系数2。
裂纹1：裂纹深度为a1＝6mm；裂纹长度为2c1＝16mm；距离壳体外表面2mm；
裂纹2：裂纹深度为a2＝6mm；裂纹长度为2c2＝18mm；距离壳体外表面3mm；
两个裂纹间距为6mm；
(4)等效为表面裂纹
对于埋藏缺陷(裂纹)，考虑其复杂性和不确定性，采用图2所示的等效方法，把埋藏缺陷(裂纹)等效为表面缺陷(裂纹)进行处理。
等效后：
裂纹1：裂纹深度为a1＝8mm；裂纹长度为2c1＝16mm；距离壳体外表面2mm；
裂纹2：裂纹深度为a2＝9mm；裂纹长度为2c2＝18mm；距离壳体外表面3mm；
裂纹间距6mm；
(5)多裂纹复合
由于检测到两个裂纹，需要根据裂纹长度和裂纹距离，对裂纹是否合并进行判断。
①裂纹长度c＝8mm。
②6/8＝0.75≤2，则两个裂纹合并成一个大裂纹；
合并后裂纹尺寸为：
合并裂纹3：表面裂纹深度a3:9mm；裂纹长度2c3＝16+18+6＝40mm；则c3＝20mm。
(6)确定含埋藏缺陷GIL壳体的安全性：
根据GIL壳体的结构以及裂纹的形式，安全系数M取为1.5；是裂纹的几何修正参数Y为1.1。
计算含缺陷结构的缺陷应力强度因子为：
Figure GDA0003570392100000161
则KI＝24.81MPa√m小于KIC＝50MPa√m
表明此时含裂纹的GIL壳体是安全的，可以继续使用。
(7)剩余寿命计算
将初始的交变应力幅、等效后裂纹的长度、深度以及安全系数和裂纹的几何形状因子带入公式剩余寿命的计算公式，计算每次循环后的裂纹长度以及裂纹扩展后的缺陷应力强度因子，并与断裂韧性进行对比，如果没有达到极限值，则循环次数加1，且裂纹长度更新为a’＝a+da；c’＝c+dc；重复上述的计算过程，如果没有达到极限值，则循环次数加1；达到极限值则记为断裂循环次数。
最终计算的循环为：3342循环。
考虑到交变应力主要由于日照温度变化引起的，为1天循环一次，则可以继续运行3342天，约9年。
考虑到无损检测的不确定，该壳体运行过程中应重视监控缺陷的疲劳扩展状态，建议隔3年左右应再对该缺陷进行无损检测及安全性和剩余寿命评估。
图3为根据本发明实施方式的用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的系统300的结构示意图。如图3所示，本发明的实施方式提供的用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的系统300，包括：材料特性数据获取单元301、应力数据获取单元302、缺陷数据确定单元303、等效合并单元304和安全性确定单元305。优选地，在所述材料特性数据获取单元301，获取气体绝缘金属封闭输电线路GIL壳体的材料特性数据，其中所述材料特性数据包括：断裂韧性和壳体厚度。
优选地，在所述应力数据获取单元302，获取GIL壳体的设计工况数据，并根据所述GIL壳体的设计工况数据计算GIL壳体的应力数据，其中所述应力数据，包括：GIL壳体的最大应力以及服役工况下的最大应力、最小应力、应力幅值和交变应力循环频率。
优选地，其中在所述应力数据获取单元302，采用工程力学和工程断裂力学理论或数值计算的系统计算GIL壳体的应力数据。
优选地，在所述缺陷数据确定单元303，对GIL壳体进行无损探伤，确定存在的埋藏缺陷以及埋藏缺陷的缺陷数据；其中，所述埋藏缺陷至少为一个，每个埋藏缺陷的缺陷数据包括：埋藏缺陷深度、埋藏缺陷长度、与GIL壳体外表面的距离以及每个缺陷之间的相互距离。
优选地，其中所述缺陷数据确定单元303，将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，包括：将埋藏缺陷的埋藏缺陷长度作为等效的表面缺陷的表面缺陷长度；计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和与GIL壳体外表面的距离的和作为等效的表面缺陷的表面缺陷深度。
优选地，在所述等效合并单元304，将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，并当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并；其中，所述表面缺陷的缺陷数据包括：表面缺陷深度和表面缺陷长度。
优选地，其中在所述在等效合并单元304中，当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并，包括：计算相邻的两个表面缺陷的距离与相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度中的最小值的一半的比值，并将所述比值与预设阈值进行比较；其中，若所述比值小于等于预设阈值，则进行缺陷合并，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷深度的最大值作为合并后的表面缺陷的表面缺陷深度，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度和相邻的两个表面缺陷的距离的和作为合并后的表面缺陷的表面缺陷深度，以按照合并后的表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性；若所述比值大于阈值阈值则不进行缺陷合并，按照单个表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性。
优选地，在所述安全性确定单元305，根据等效的表面缺陷的缺陷数据和材料特性数据计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，并根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性。
优选地，其中按照如下公式计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，
Figure GDA0003570392100000181
其中，KI为缺陷应力强度因子；M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半。
优选地，其中所述安全性确定单元305，根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性，包括：将埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值和断裂韧性进行比较，其中，若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值小于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为安全，可以继续使用；若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为危险，无法继续使用，需要对埋藏缺陷进行维修。
优选地，其中所述系统还包括：剩余寿命评估单元，用于当确定GIL壳体的安全性为安全时，对GIL壳体的剩余寿命进行估计。
优选地，其中所述剩余寿命评估单元，对确定安全性为安全的GIL壳体的剩余寿命进行估计，包括：初始化模块，用于设置循环次数的初始值为1；更新步长计算模块，用于计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和埋藏缺陷长度的更新步长，包括：
Figure GDA0003570392100000191
Figure GDA0003570392100000192
ΔK＝Kmax-Kmin，
da/dN＝C0(ΔK)m，
dc/dN＝C0(ΔK)m，
其中，M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；σmin为服役工况下的最小应力；C0和m为疲劳裂纹扩展参数；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半；da为表面缺陷深度的增长步长；dc为表面缺陷长度的增长步长；N为循环次数。
缺陷应力强度因子计算模块，用于计算更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，包括：
Figure GDA0003570392100000193
其中，K′I为更新后的缺陷应力强度因子；
判断模块，用于判断更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值是否大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度是否大于等于预设倍数的壳体厚度；其中，若更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度大于等于预设倍数的壳体厚度，则进入剩余寿命计算模块；反之，循环次数加1，并返回缺陷应力强度因子计算模块；剩余寿命计算模块，用于计算当前的循环次数和交变应力循环频率的比值作为剩余寿命。
本发明的实施例的用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的系统300与本发明的另一个实施例的用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (14)

1.一种用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取气体绝缘金属封闭输电线路GIL壳体的材料特性数据，其中所述材料特性数据包括：断裂韧性和壳体厚度；
获取GIL壳体的设计工况数据，并根据所述GIL壳体的设计工况数据计算GIL壳体的应力数据，其中所述应力数据包括：GIL壳体的最大应力以及服役工况下的最大应力、最小应力、应力幅值和交变应力循环频率；
对GIL壳体进行无损探伤，确定存在的埋藏缺陷以及埋藏缺陷的缺陷数据；其中，所述埋藏缺陷至少为一个，每个埋藏缺陷的缺陷数据包括：埋藏缺陷深度、埋藏缺陷长度、与GIL壳体外表面的距离以及每个缺陷之间的相互距离；
将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，并当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并；其中，所述表面缺陷的缺陷数据包括：表面缺陷深度和表面缺陷长度；
根据等效的表面缺陷的缺陷数据和材料特性数据计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，并根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性；
其中，所述将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，包括：将埋藏缺陷的埋藏缺陷长度作为等效的表面缺陷的表面缺陷长度；计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和与GIL壳体外表面的距离的和作为等效的表面缺陷的表面缺陷深度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用工程力学和工程断裂力学理论或数值计算的方法计算GIL壳体的应力数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并，包括：
计算相邻的两个表面缺陷的距离与相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度中的最小值的一半的比值，并将所述比值与预设阈值进行比较；其中，
若所述比值小于等于预设阈值，则进行缺陷合并，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷深度的最大值作为合并后的表面缺陷的表面缺陷深度，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度和相邻的两个表面缺陷的距离的和作为合并后的表面缺陷的表面缺陷长度，以按照合并后的表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性；
若所述比值大于阈值则不进行缺陷合并，按照单个表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照如下公式计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，
Figure FDA0003606052480000021
其中，KI为缺陷应力强度因子；M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性，包括：
将埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值和断裂韧性进行比较，其中，
若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值小于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为安全，可以继续使用；
若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为危险，无法继续使用，需要对埋藏缺陷进行维修。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当确定GIL壳体的安全性为安全时，对GIL壳体的剩余寿命进行估计。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对确定安全性为安全的GIL壳体的剩余寿命进行估计，包括：
步骤1，设置循环次数的初始值为1；
步骤2，计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和埋藏缺陷长度的更新步长，包括：
Figure FDA0003606052480000031
Figure FDA0003606052480000032
ΔK＝Kmax-Kmin，
da/dN＝C0(ΔK)m，
dc/dN＝C0(ΔK)m，
其中，M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；σmin为服役工况下的最小应力；C0和m为疲劳裂纹扩展参数；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半；da为表面缺陷深度的增长步长；dc为表面缺陷长度的增长步长；N为循环次数；
步骤3，计算更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，包括：
Figure FDA0003606052480000033
其中，K′I为更新后的缺陷应力强度因子；
步骤4，判断更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值是否大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度是否大于等于预设倍数的壳体厚度；其中，若更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度大于等于预设倍数的壳体厚度，则进入步骤5；反之，循环次数加1，并返回步骤3；
步骤5，计算当前的循环次数和交变应力循环频率的比值作为剩余寿命。
8.一种用于确定含埋藏缺陷的GIL壳体的安全性的系统，其特征在于，所述系统包括：
材料特性数据获取单元，用于获取气体绝缘金属封闭输电线路GIL壳体的材料特性数据，其中所述材料特性数据包括：断裂韧性和壳体厚度；
应力数据获取单元，用于获取GIL壳体的设计工况数据，并根据所述GIL壳体的设计工况数据计算GIL壳体的应力数据，其中所述应力数据，包括：GIL壳体的最大应力以及服役工况下的最大应力、最小应力、应力幅值和交变应力循环频率；
缺陷数据确定单元，用于对GIL壳体进行无损探伤，确定存在的埋藏缺陷以及埋藏缺陷的缺陷数据；其中，所述埋藏缺陷至少为一个，每个埋藏缺陷的缺陷数据包括：埋藏缺陷深度、埋藏缺陷长度、与GIL壳体外表面的距离以及每个缺陷之间的相互距离；
等效合并单元，用于将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，并当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并；其中，所述表面缺陷的缺陷数据包括：表面缺陷深度和表面缺陷长度；
安全性确定单元，用于根据等效的表面缺陷的缺陷数据和材料特性数据计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，并根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性；
其中，所述等效合并单元，将所述存在的埋藏缺陷分别等效为表面缺陷，根据埋藏缺陷的缺陷数据确定表面缺陷的缺陷数据，包括：
将埋藏缺陷的埋藏缺陷长度作为等效的表面缺陷的表面缺陷长度；
计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和与GIL壳体外表面的距离的和作为等效的表面缺陷的表面缺陷深度。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在所述应力数据获取单元，采用工程力学和工程断裂力学理论或数值计算的系统计算GIL壳体的应力数据。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在所述等效合并单元中，当为多个埋藏缺陷时，根据合并策略判断是否对相邻的表面缺陷进行缺陷合并，包括：
计算相邻的两个表面缺陷的距离与相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度中的最小值的一半的比值，并将所述比值与预设阈值进行比较；其中，
若所述比值小于等于预设阈值，则进行缺陷合并，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷深度的最大值作为合并后的表面缺陷的表面缺陷深度，取相邻的两个表面缺陷的表面缺陷长度和相邻的两个表面缺陷的距离的和作为合并后的表面缺陷的表面缺陷长度，以按照合并后的表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性；
若所述比值大于阈值则不进行缺陷合并，按照单个表面缺陷的缺陷数据确定GIL壳体的安全性。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，按照如下公式计算每个埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，
Figure FDA0003606052480000051
其中，KI为缺陷应力强度因子；M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述安全性确定单元，根据所述缺陷应力强度因子确定GIL壳体的安全性，包括：
将埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值和断裂韧性进行比较，其中，
若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值小于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为安全，可以继续使用；
若埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性，则确定GIL壳体的安全性为危险，无法继续使用，需要对埋藏缺陷进行维修。
13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
剩余寿命评估单元，用于当确定GIL壳体的安全性为安全时，对GIL壳体的剩余寿命进行估计。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述剩余寿命评估单元，对确定安全性为安全的GIL壳体的剩余寿命进行估计，包括：
初始化模块，用于设置循环次数的初始值为1；
更新步长计算模块，用于计算埋藏缺陷的埋藏缺陷深度和埋藏缺陷长度的更新步长，包括：
Figure FDA0003606052480000061
Figure FDA0003606052480000062
ΔK＝Kmax-Kmin，
da/dN＝C0(ΔK)m，
dc/dN＝C0(ΔK)m，
其中，M为反映应力集中影响的安全系数，取为1.5-2.0；Y为裂纹的几何修正参数；σmax为GIL壳体的最大应力；σmin为服役工况下的最小应力；C0和m为疲劳裂纹扩展参数；a为表面缺陷的表面缺陷深度；c为表面缺陷的表面缺陷长度的一半；da为表面缺陷深度的增长步长；dc为表面缺陷长度的增长步长；N为循环次数；
缺陷应力强度因子计算模块，用于计算更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子，包括：
Figure FDA0003606052480000063
其中，K′I为更新后的缺陷应力强度因子；
判断模块，用于判断更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值是否大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度是否大于等于预设倍数的壳体厚度；其中，若更新后的埋藏缺陷的缺陷应力强度因子中的最大值大于等于断裂韧性或更新后的埋藏缺陷的埋藏缺陷深度大于等于预设倍数的壳体厚度，则进入剩余寿命计算模块；反之，循环次数加1，并返回缺陷应力强度因子计算模块；
剩余寿命计算模块，用于计算当前的循环次数和交变应力循环频率的比值作为剩余寿命。
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