CN111122423A - 基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价方法及装置，所述方法包括：获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合；根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数；获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数；根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示，实现统计特性更为灵活，预测结果更准确。

Description

基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价方法及装置

技术领域

本发明涉及石油储罐安全技术领域，尤其涉及一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价方法及装置。

背景技术

储罐底板腐蚀是储罐失效的主要原因之一。据统计，原油储罐因泄漏而造成的储罐停运事故中，底板腐蚀占76.4％。储罐底板的腐蚀包括全面腐蚀、区域性腐蚀和局部点腐蚀。在储罐剩余寿命评估中，对衡量均匀腐蚀十分重要的平均腐蚀速率数据意义并不大，因为对于储罐底板来说，储罐的寿命取决于深度最大的点蚀或裂纹，而不决定于壁厚的全面减薄。罐底板的局部腐蚀可以为底板的腐蚀速率和储罐的剩余寿命预测提供科学依据。区域性腐蚀和点腐蚀具有随机性，腐蚀深度统计和数据处理较为困难，需要给出腐蚀深度分布统计和最大蚀坑深度统计规律，以便于对储罐底板腐蚀状态做出描述和评价。

储罐底板局部腐蚀具有概率分布的特性，常采用数理统计的方法评价储罐底板的局部腐蚀情况。目前研究中，储罐底板腐蚀检测数据统计及可靠性分析方法中多采用Gumbel极值分布预测底板最大蚀坑深度，实践表明此模型预测结果与实际存在较大误差，此外，剩余寿命预测将腐蚀速率假定为基于历史数据的恒定值，未考虑到运行情况变化对腐蚀点增长的影响。

发明内容

本发明提供一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价方法及装置，用于解决现有技术中预测结果与实际存在较大误差的问题。

第一方面，本发明提供一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价方法，包括：

获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合；

根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数；

获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数；

根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示。

第二方面，本发明实施例提供一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价装置，包括：

第一获取模块，用于获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合；

第一处理模块，用于根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数；

第二获取模块，用于获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数；

第二处理模块，用于根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器、总线及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；

其中，所述处理器，存储器通过所述总线完成相互间的通信；

所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的方法。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价方法及装置，通过获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合，根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数，获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数，根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示，实现统计特性更为灵活，预测结果更准确。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价方法，包括：

S11、获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合。

针对步骤S11，需要说明的是，在本发明实施例中，目前的储罐底板非一体成型，都是由多个板块焊接而成。对此，在本实施例中的腐蚀深度测试过程中，以板块为检测区域，在每个检测区域上设置检测点，并获取各检测点的当前厚度。检测点的当前厚度通过专门的检测结构及检测设备进行测量。

获取当前厚度后，根据所述当前厚度和初始厚度获得各检测点对应的腐蚀深度，然后再选取每个检测区域对应的最大腐蚀深度，将各个最大腐蚀深度集合在一起，生成目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合。

S12、根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数。

针对步骤S12，需要说明的是，在本发明实施例中，所述参数计算公式包括：

-k＝7.859z+2.5994z² (1)

其中，k为阈值参数，σ为尺度参数，μ为位置参数，x为腐蚀深度，n为腐蚀深度数据的个数，ω₀,ω₁,ω₂为0，1，2阶概率权矩，Γ(t)为伽马函数，为元素y的积分，其中，t＝1-k。Γ(1-k)为积分后有关k的值。

将腐蚀深度数据集合中的腐蚀深度输入到参数计算公式可计算获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数。在该过程中，还会获得所述目标储罐底板对应的阈值参数。

S13、获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数。

针对步骤S13，需要说明的是，在本发明实施例中，储罐底板腐蚀而导致底板厚度减薄，当壁厚减少到一定程度时，剩余壁厚的金属不能承受介质的压力而失效，这一程度下的剩余壁厚就是储罐底板允许的最小剩余壁厚。储罐底板的最小允许剩余壁厚是储罐安全与失效的分界线。在壁厚分界线时，储罐底板工作状态达到了极限，剩余壁厚再减薄，就会造成底板的穿孔泄漏失效，从而到达有效使用寿命，而高于壁厚分界线值储罐是安全的。

在本实施例中，储罐底板对应的最小允许厚度可为预设的数值。例如，根据API653标准的规定，当油罐罐底/基础设计没有探测泄漏和抑制罐底泄漏的设施时，罐底的最小允许底板厚度为2.54mm，当油罐罐底/基础设计有探测泄漏和抑制罐底泄漏的设施时，罐底的最小允许底板厚度为1.27mm。

在本实施例中，对于目标储罐底板来说，只需对最大腐蚀深度进行寿命预估，便可对目标储罐完成评估。因此，需从腐蚀深度数据集合中选取出最大腐蚀深度对应的当前厚度。即：初始厚度减去最大腐蚀深度。

在本实施例中，由于腐蚀裕量的可靠度是指最大腐蚀深度x不超过腐蚀裕量的概率，故可靠度参数可为预设的数值，一般情况下可取值为99％-99.99％。

S14、根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示。

针对步骤S14，需要说明的是，所述评估公式包括：

其中，C为变异系数，σ为尺度参数，μ为位置参数，N'_F为剩余寿命值(年)，v为平均腐蚀速率(毫米/年)，等于平均腐蚀深度/使用年限，R_a为可靠度参数，Δ为当前厚度与最小允许底板厚度之差(毫米)。

通过上述评估公式根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、不同可靠度参数可计算获得目标储罐底板对应的剩余寿命值，并将剩余寿命值显示。

下面以具体实例对上述方法进行解释说明：

以我国某油库3座5万方储罐为例，开展腐蚀剩余寿命评价，储罐启用及检修时间见表1：

表1储罐运维情况

1、腐蚀数据选取

对底板局部腐蚀区域进行测厚，测厚数据点多达上千个，为了简化数据模型，每50个测厚数据点取一个最大值，储罐底板初始厚度为12.8mm，最终得到储罐底板腐蚀深度数据如表2所示。

表2储罐底板腐蚀深度数据

2、参数估计

根据腐蚀深度数据按照预设的参数计算公式(1)--(7)可计算得到k、σ和μ的值，最后计算得到的各分布参数如表3所示：

表3各分布类型的参数值

TK11#	k＝-0.2559 σ＝1.5474 μ＝3.4978
		6001#	k＝0.17454 σ＝1.1455 μ＝2.7021
6023#	k＝-0.08068 σ＝1.174 μ＝3.0763

3、确定最小允许的底板厚度

根据API 653标准的规定，当油罐罐底/基础设计没有探测泄漏和抑制罐底泄漏的设施时，罐底的最小允许底板厚度为2.54mm，当油罐罐底/基础设计有探测泄漏和抑制罐底泄漏的设施时，罐底的最小允许底板厚度为1.27mm。此油库三座储罐罐底最小允许底板厚度为1.27mm。

4、储罐底板腐蚀剩余寿命评价

根据预设的评估公式(8)--(9)计算储罐在不同可靠度下的剩余寿命，结果如表4所示。

表4储罐剩余寿命汇总表

因此，若按照可靠度参数为99.99％的评价结果，TK11#、6023#、6001#三座储罐的剩余寿命依次为10年、7年、9年。此结果可为储罐的大修周期提供科学依据。

本发明实施例提供的一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价方法，通过获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合，根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数，获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数，根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示，实现统计特性更为灵活，预测结果更准确。

图2示出了本发明一实施例提供的一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价装置，包括第一获取模块21、第一处理模块22、第二获取模块23和第二处理模块24，其中：

第一获取模块21，用于获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合；

第一处理模块22，用于根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数；

第二获取模块23，用于获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数；

第二处理模块24，用于根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示。

由于本发明实施例所述装置与上述实施例所述方法的原理相同，对于更加详细的解释内容在此不再赘述。

需要说明的是，本发明实施例中可以通过硬件处理器(hardware processor)来实现相关功能模块。

本发明实施例提供的一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价装置，通过获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合，根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数，获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数，根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示，实现统计特性更为灵活，预测结果更准确。

图3示出了本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器31、存储器32、总线33及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；

其中，所述处理器，存储器通过所述总线完成相互间的通信；

所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的方法，例如包括：获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合，根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数，获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数，根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法，例如包括：获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合，根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数，获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数，根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价方法，其特征在于，包括：

获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合；

根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数；

获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数；

根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合，包括：

对所述目标储罐底板上的多个检测区域上设置多个检测点，并获取各检测点的当前厚度；

根据所述当前厚度和初始厚度获得各检测点对应的腐蚀深度；

选取每个检测区域对应的最大腐蚀深度，生成目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数计算公式包括：

-k＝7.859z+2.5994z²

σ＝(2ω₁-ω₀)k/[Γ(1-k)(2^k-1)]

其中，k为阈值参数，σ为尺度参数，μ为位置参数，x为腐蚀深度，n为腐蚀深度数据的个数，ω₀,ω₁,ω₂为0，1，2阶概率权矩，Γ(t)为伽马函数，为元素y的积分，其中，t＝1-k。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述评估公式包括：

其中，C为变异系数，σ为尺度参数，μ为位置参数，N'_F为剩余寿命值，v为平均腐蚀速率，R_a为可靠度，Δ为当前厚度与最小允许底板厚度之差。

5.一种基于可靠性的储罐底板腐蚀剩余寿命评价装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合；

第一处理模块，用于根据所述腐蚀深度数据集合和预设的参数计算公式获得所述目标储罐底板对应的尺度参数和位置参数；

第二获取模块，用于获取所述目标储罐底板对应的最小允许底板厚度，所述腐蚀深度数据集合中最大腐蚀深度对应的当前厚度以及可靠度参数；

第二处理模块，用于根据所述尺度参数、位置参数、最小允许底板厚度、当前厚度、可靠度参数和预设的评估公式获得所述目标储罐底板对应的剩余寿命值并显示。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取模块具体用于：

对所述目标储罐底板上的多个检测区域上设置多个检测点，并获取各检测点的当前厚度；

根据所述当前厚度和初始厚度获得各检测点对应的腐蚀深度；

选取每个检测区域对应的最大腐蚀深度，生成目标储罐底板上的腐蚀深度数据集合。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述参数计算公式包括：

-k＝7.859z+2.5994z²

σ＝(2ω₁-ω₀)k/[Γ(1-k)(2^k-1)]

其中，k为阈值参数，σ为尺度参数，μ为位置参数，x为腐蚀深度，n为腐蚀深度数据的个数，ω₀,ω₁,ω₂为0，1，2阶概率权矩，Γ(t)为伽马函数，为元素y的积分，其中，t＝1-k。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述评估公式包括：

其中，C为变异系数，σ为尺度参数，μ为位置参数，N'_F为剩余寿命值，v为平均腐蚀速率，R_a为可靠度，Δ为当前厚度与最小允许底板厚度之差。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器、总线及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；

其中，所述处理器，存储器通过所述总线完成相互间的通信；

所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。

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