RU2436103C1 - Method for prognosis of resource of objects of higher hazard - Google Patents
Method for prognosis of resource of objects of higher hazard Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436103C1 RU2436103C1 RU2010113379/28A RU2010113379A RU2436103C1 RU 2436103 C1 RU2436103 C1 RU 2436103C1 RU 2010113379/28 A RU2010113379/28 A RU 2010113379/28A RU 2010113379 A RU2010113379 A RU 2010113379A RU 2436103 C1 RU2436103 C1 RU 2436103C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- safety
- resource
- margin
- diagnosis
- time
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обеспечения надежности и безопасности объектов повышенной опасности, преимущественно тонкостенных конструкций, в частности сосудов давления (емкостей, теплообменников, скрубберов, реакторов), резервуаров и трубопроводов путем прогнозирования ресурса по результатам оценки технического состояния методами диагностирования средствами неразрушающего контроля. Оно может быть использовано для прогнозирования остаточного ресурса по комплексному показателю коррозионной стойкости материала вследствие износа, усталости, старения материалов с учетом объемов проведения неразрушающего контроля, эффективности диагностирования и вероятной степени риска, характеризующей ответственность объектов повышенной опасности при отказе.The invention relates to the field of ensuring the reliability and safety of hazardous facilities, mainly thin-walled structures, in particular pressure vessels (tanks, heat exchangers, scrubbers, reactors), tanks and pipelines by predicting a resource based on the assessment of the technical condition by diagnostic methods using non-destructive testing. It can be used to predict the residual life by a comprehensive indicator of the corrosion resistance of the material due to wear, fatigue, aging of materials, taking into account the volumes of non-destructive testing, the effectiveness of diagnosis and the likely degree of risk characterizing the responsibility of high-risk facilities in case of failure.
Имеется ряд аналогов по способам прогнозирования ресурса объектов повышенной опасности. Например, известный способ определения остаточного ресурса металлоконструкций (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2292028 «Способ определения остаточного ресурса металлоконструкций», МПК G01N 3/00. Опубликовано: 2007.01.20) заключается в определении количества циклов нагружения обследуемого элемента металлоконструкции и по количеству циклов нагружения за период эксплуатации между измерениями устанавливается зависимость коэрцитивной силы, на основе которой рассчитывается остаточный ресурс металлоконструкции. В известных способах учитывается только один показатель - количество циклов нагружения элемента металлоконструкции, отсутствует оценка остаточной толщины стенки вследствие коррозии и не учитываются предельные состояния вследствие совместного снижения толщины стенки и прочности, обеспечивая только поиск дефекта в стенке, что снижает точность и достоверность прогнозирования ресурса. При прогнозировании остаточного ресурса известными способами не предусматривается оценка точности, достоверности и полноты результатов диагностирования объектов повышенной опасности, что является существенным недостатком известных способов и средств прогнозирования ресурса объектов повышенной опасности.There are a number of analogues on methods for predicting the resource of high-risk facilities. For example, a known method for determining the residual resource of metal structures (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2292028 "Method for determining the residual resource of metal structures", IPC G01N 3/00. Published: 2007.01.20) consists in determining the number of loading cycles of the examined metal structure element and by the number of loading cycles during the operation period between measurements establishes the dependence of the coercive force, on the basis of which the residual life of the metal structure is calculated. In known methods, only one indicator is taken into account - the number of loading cycles of a metal structure element, there is no estimate of the residual wall thickness due to corrosion, and limit states due to a joint decrease in wall thickness and strength are not taken into account, providing only a search for a defect in the wall, which reduces the accuracy and reliability of resource prediction. When forecasting the residual resource by known methods, it is not provided for an assessment of the accuracy, reliability and completeness of the results of diagnosing objects of increased danger, which is a significant drawback of the known methods and means of predicting the resource of objects of increased danger.
Известны вероятностные способы оценки ресурса (см., например, Лейфер Л.А. Методы прогнозирования остаточного ресурса машин и их программное обеспечение. - М.: «Знание», 1988, - 60 с.), применимые при отсутствии фактических данных по объекту повышенной опасности. При наличии фактических данных по износу стенок, механическим напряжениям, выявленных дефектов, возникших при эксплуатации, выполненном объеме диагностирования применение известных вероятностных способов оценки ресурса не обеспечивает необходимую точность оценки ресурса.There are known probabilistic methods for estimating the resource (see, for example, Leifer L.A. Methods for predicting the residual resource of machines and their software. - M .: "Knowledge", 1988, - 60 pp.), Applicable in the absence of actual data on the object increased danger. In the presence of actual data on wall wear, mechanical stresses, identified defects that have arisen during operation, the amount of diagnostics performed, the use of known probabilistic methods for assessing the resource does not provide the necessary accuracy of the resource estimate.
По известному способу оценки остаточного ресурса металлических деталей (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2215280 «Способ оценки остаточного ресурса деталей», МПК 7 G01N 3/00. Опубликовано: 2003.10.27) эксплуатационную скорость изменения остаточных напряжений для выбранных зон детали определяют как отношения разности остаточных напряжений на втором и первом контрольных этапах к наработке между этими контрольными этапами и по максимальной эксплуатационной скорости изменения остаточных напряжений остаточный ресурс определяют после наработки между двумя контрольными этапами не менее 0,05 от проектного ресурса детали. Поэтому известный способ имеет ограниченное применение для оценки ресурса объектов повышенной опасности, поскольку используется только один показатель - скорость изменения остаточных напряжений в исследуемом материале детали.According to the known method for assessing the residual resource of metal parts (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2215280 "Method for assessing the residual resource of parts", IPC 7 G01N 3/00. Published: 2003.10.27) the operational rate of change of residual stresses for the selected zones of the part is determined as the ratio of the difference of residual stresses at the second and first control stages to the operating time between these control stages and the maximum operational rate of change of residual stresses, the residual life is determined yayut after operating time between two reference phases of at least 0.05 from the design of the resource items. Therefore, the known method has limited application for assessing the resource of high-hazard objects, since only one indicator is used - the rate of change of residual stresses in the material of the part under study.
Известен способ определения запаса прочности нагруженного материала (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2167421 «Способ определения запаса прочности нагруженного материала», МПК 7 G01N 29/14, G01N 19/04. Опубликовано: 2001.05.20) с нагружением исследуемого материала двумя различными по величине нагрузками и в исследуемом материале при этих нагрузках акустико-эмиссионным методом регистрируют импульсы акустической эмиссии, измеряют их количественные характеристики и по скорости счета акустической эмиссии определяют запас прочности исследуемого материала. Однако акустико-эмиссионный метод не дает прогноз задолго до разрушения; не позволяет определять ресурс новых изделий без явных дефектов, не позволяет определять ресурс разгруженных изделий без внешних воздействий, например днищ вертикальных цилиндрических резервуаров, снижает остаточный ресурс объекта в процессе испытания за счет развития трещин при необходимом превышении нагрузки [см., например, в кн. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. М.: Машиностроение, 1995]. Недостатком известного способа является его ограниченное применение для оценки ресурса объектов повышенной опасности, поскольку используется только один показатель - запас прочности исследуемого материала с дефектами.A known method for determining the margin of safety of a loaded material (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2164421 "Method for determining the margin of safety of a loaded material", IPC 7 G01N 29/14, G01N 19/04. Published: 2001.05.20) with loading of the studied material by two Acoustic emission pulses are recorded with various loads and in the test material under these loads by the acoustic emission method, their quantitative characteristics are measured, and the stock is firmly determined from the acoustic emission count rate minute test material. However, the acoustic emission method does not predict long before failure; it does not allow to determine the resource of new products without obvious defects, it does not allow to determine the resource of unloaded products without external influences, for example bottoms of vertical cylindrical tanks, reduces the residual life of the object during the test due to the development of cracks with the necessary excess of load [see, for example, in book. Nondestructive testing and diagnostics. Directory. M .: Engineering, 1995]. The disadvantage of this method is its limited use for assessing the resource of objects of increased danger, since only one indicator is used - the safety margin of the investigated material with defects.
Известен способ определения достоверности неразрушающего контроля дефектов, определяющих качество изготовления, надежность и безопасность эксплуатации изделия (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2243565 «Способ определения достоверности неразрушающего контроля (НК) дефектов, определяющих качество изготовления, надежность и безопасность эксплуатации изделия», МПК7 G01N 35/00, G01N 3/00. Опубликовано: 2004.12.27) по тест-образцу с дефектами, расположенными случайным образом, проводят контроль этого тест-образца выбранным методом неразрушающего контроля, характеристики дефектов, установленные неразрушающим контролем, сравнивают с характеристиками заложенных дефектов и судят о достоверности данного метода неразрушающего контроля. В то же время дефекты в реальных конструкциях могут существенно отличаться по форме, расположению относительно осей координат элементов объекта от дефектов в тест-образце, поэтому использование тест-образца с дефектами носит преимущественно исследовательский характер для оценки достоверности методов неразрушающего контроля и достоверности неразрушающего контроля дефектов, определяющих качество изготовления, надежность и безопасность эксплуатации изделия. Известный способ имеет ограниченное применение для прогнозирования ресурса, поскольку, имея показатель достоверности неразрушающего контроля дефектов в исследуемом материале детали, не дает возможность оценивать ресурс объектов повышенной опасности.A known method for determining the reliability of non-destructive testing of defects that determine the quality of manufacture, reliability and safety of operation of the product (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2243565 "Method for determining the reliability of non-destructive testing (NK) of defects that determine the quality of manufacturing, reliability and safety of operation of the product", MPK7 G01N 35/00, G01N 3/00. Published: 2004.12.27) on the test sample with defects located randomly, this test sample is checked by the selected method non-destructive testing, the characteristics of defects established by non-destructive testing are compared with the characteristics of embedded defects and the reliability of this method of non-destructive testing is judged. At the same time, defects in real structures can significantly differ in shape, location relative to the coordinate axes of the elements of the object from defects in the test sample, therefore, the use of a test sample with defects is mainly of a research nature to assess the reliability of non-destructive testing methods and the reliability of non-destructive testing of defects, determining the quality of manufacture, reliability and safety of operation of the product. The known method has limited application for predicting the resource, because, having a reliability indicator of non-destructive testing of defects in the material under study, it does not make it possible to evaluate the resource of objects of increased danger.
Известен способ определения остаточного ресурса тонкостенных оболочек оборудования из резервуарных и трубных сталей на потенциально опасных объектах (см., например, описание изобретения к патенту Российской Федерации №2234079 «Способ и устройство определения остаточного ресурса тонкостенных оболочек из резервуарных и трубных сталей», МПК G01N 27/72. Опубликовано: 2004.08.10) с определением остаточной толщины стенки объекта, изменяющейся вследствие коррозии, малоцикловой усталости и старения объекта исследования, выборочного контроля исследуемых тонкостенных оболочек, вычислением текущих значений коэффициента запаса ударной вязкости и коэффициента запаса толщины исследуемой тонкостенной оболочки, и сравнивают их с ранее ненагружавшимся образцом - представителем. По массиву остаточных средних сроков службы участков объекта исследования определяют 95% остаточный ресурс одного наиболее типичного узла исследуемой тонкостенной оболочки. В известном способе не учтены полнота и качество проведенного диагностирования, вероятностностный параметр достоверности оценки запасов прочности, степень ответственности (группы или класса опасности объекта повышенной опасности), характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения, показатель коррозии и коррозионной стойкости материалов объекта повышенной опасности, и эксплуатационная скорость снижения запаса прочности. Поэтому известный способ имеет ограниченное применение, поскольку используются только показатели технического состояния, что не позволяет оценить полный расчетный и остаточный ресурс объекта повышенной опасности.A known method for determining the residual life of thin-walled shells of equipment from tank and pipe steels at potentially hazardous objects (see, for example, the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2234079 "Method and device for determining the residual life of thin-walled shells of tank and pipe steels", IPC G01N 27 / 72. Published: 2004.08.10) with the determination of the residual wall thickness of the object, which changes due to corrosion, low-cycle fatigue and aging of the object of study, we examine the selective control x thin shells, calculating current values of toughness and thickness of the factor of safety factor studied a thin-walled shell, and compare them with previously physical load sample - representative. According to the array of residual average service lives of the sections of the object of study, 95% of the residual resource of one of the most typical site of the thin-walled shell under study is determined. The known method does not take into account the completeness and quality of the diagnosis, the probabilistic probability parameter for assessing the safety margins, the degree of responsibility (group or class of hazard of the hazardous facility) that characterizes the likely degree of risk in the event of failure or destruction, the corrosion and corrosion resistance of the materials of the hazardous facility, and operational safety margin reduction rate. Therefore, the known method has limited application, since only indicators of the technical condition are used, which does not allow to evaluate the total estimated and residual resource of the hazardous facility.
По известному способу определения срока службы и остаточного ресурса объектов повышенной опасности [Махутов Н.А. и Пимштейн П.Г. Определение срока службы и остаточного ресурса оборудования «Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. Вып.5.» М., 1995.] расчетный срок службы определяется по минимальной величине, включая вероятностный ресурс, допускаемое время работы при циклическом нагружении с допускаемым числом циклов и периодом нагружения, допускаемое время работы при коррозионном и эрозионном изнашивании в зависимости от избыточной толщины стенки и скорости ее коррозионного и эрозионного износа, допускаемое время работы в условиях ползучести в зависимости от допускаемой деформации и скорости ползучести, нормативный срок службы (который обычно принимается равным 20 годам для большинства объектов), допускаемый срок службы при замедленном хрупком разрушении. Максимальная величина допускаемого времени эксплуатации определяется из множества тех же значений сроков службы в зависимости от объема дополнительного контроля при диагностировании. Остаточный ресурс определяется разностью между расчетным сроком службы и временем эксплуатации. Недостатком известного способа является то, что при расчете ресурса используется отношение объема дефектоскопического контроля, выполняемого при диагностировании, к объему дефектоскопического контроля, выполненному при изготовлении, однако невозможно учесть идентичность методов контроля при изготовлении и диагностировании, так как некоторые методы в период изготовления еще не применялись. При расчете ресурса не учтено влияние запасов прочности на ресурс на моменты изготовления, диагностирования и достижения предельного состояния, не учтена степень ответственности (группы или класса опасности объекта повышенной опасности), характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения. Не учтены эксплуатационная скорость снижения запаса прочности, показатели коррозии и коррозионной стойкости материалов и тот факт, что не обеспечивает достаточной точности оценки ресурса объекта повышенной опасности.By a known method for determining the service life and residual life of high-risk facilities [Makhutov N.A. and Pimshtein P.G. Determination of the service life and residual life of the equipment “Safety problems in emergency situations. Issue 5. "M., 1995.] the estimated service life is determined by the minimum value, including the probabilistic resource, the permissible operating time during cyclic loading with the permissible number of cycles and the loading period, the permissible operating time for corrosion and erosion wear depending on the excess thickness the wall and its corrosion and erosion wear rate, the permissible operating time under creep conditions, depending on the permissible deformation and creep rate, the standard service life (which is usually assumed to be 20 years for most objects), the permissible service life for delayed brittle fracture. The maximum value of the permissible operating time is determined from the set of the same values of the service life depending on the amount of additional control during diagnosis. The residual life is determined by the difference between the estimated service life and the operating time. The disadvantage of this method is that when calculating the resource, the ratio of the volume of flaw detection control performed during diagnosis to the volume of flaw inspection performed during manufacture is used, however, it is impossible to take into account the identity of the control methods in the manufacture and diagnosis, since some methods were not yet used during manufacture . When calculating the resource, the influence of safety factors on the resource at the time of manufacturing, diagnosing and reaching the limit state was not taken into account, the degree of responsibility (group or hazard class of the hazardous facility) that characterizes the likely risk in case of failure or destruction was not taken into account. The operational rate of reduction of the margin of safety, indicators of corrosion and corrosion resistance of materials and the fact that does not provide sufficient accuracy for assessing the resource of an object of increased danger are not taken into account.
Известна методика определения остаточного ресурса объектов повышенной опасности с учетом резерва запаса прочности [например, в кн. «Сосуды и трубопроводы высокого давления: Справочник / A.M.Кузнецов, В.И.Лившиц и др.» Изд. 2-е, дополненное. Иркутск: Издание ГП "Иркутская областная типография №1", 1999. 600 с.], определяемого по минимальному значению из отношений допускаемых нагрузок (рассчитанных, например, по нормативным документам) к фактическим нагрузкам и из отношения фактических толщин стенок за вычетом прибавки к расчетной толщине стенки. Фактический запас прочности определяется произведением соответствующего нормативного запаса прочности на дополнительный запас прочности. Однако определение фактического запаса прочности путем умножения соответствующего нормативного запаса прочности на дополнительный запас прочности вносит погрешность в оценку ресурса, так как нормативный запас прочности в расчете принимается дважды: в первый раз при определении допускаемых напряжений материала, а второй раз -при оценке фактического запаса прочности. По данной методике для расчета ресурса также необходимо знание отношения объема дефектоскопического контроля, выполняемого при диагностировании, к объему дефектоскопического контроля, выполненному при изготовлении. Практика показала, что в технической документации на диагностируемое оборудование далеко не всегда представлена полная информация об истинном объеме контроля при изготовлении, кроме того, невозможно учесть идентичность методов контроля при изготовлении и диагностировании, так как некоторые методы в период изготовления еще не применялись. При расчете ресурса также не учтено влияние запасов прочности на ресурс на моменты изготовления, диагностирования и достижения предельного состояния, не учтена вероятная степень ответственности (группы или класса опасности объекта повышенной опасности), характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения. Не учтены эксплуатационная скорость снижения запаса прочности, показатель коррозии и коррозионной стойкости материалов, что не обеспечивает достаточной точности оценки ресурса объекта повышенной опасности.A known method for determining the residual life of high-risk facilities, taking into account the reserve of safety margin [for example, in the book. “Vessels and pipelines of high pressure: Reference book / A.M. Kuznetsov, V.I. Livshits and others.” Ed. 2nd, supplemented. Irkutsk: Publication of the State Enterprise "Irkutsk Regional Printing House No. 1", 1999. 600 p.], Determined by the minimum value from the ratio of permissible loads (calculated, for example, according to regulatory documents) to actual loads and from the ratio of actual wall thicknesses minus the increase to the calculated wall thickness. The actual margin of safety is determined by the product of the corresponding regulatory margin of safety by the additional margin of safety. However, the determination of the actual safety factor by multiplying the corresponding standard safety factor by the additional safety factor introduces an error in the resource estimate, since the standard safety factor is calculated twice: for the first time in determining the allowable material stresses, and the second time in assessing the actual safety factor. According to this technique, for calculating the resource, it is also necessary to know the ratio of the volume of flaw detection control performed during diagnosis to the volume of flaw detection control performed during manufacture. Practice has shown that the technical documentation for the equipment being diagnosed does not always provide complete information about the true scope of control during manufacture, in addition, it is impossible to take into account the identity of control methods during manufacture and diagnosis, since some methods were not yet used during manufacture. When calculating the resource, the influence of safety factors on the resource at the time of manufacturing, diagnosing and reaching the limit state was not taken into account, the probable degree of responsibility (group or hazard class of the hazardous facility) characterizing the likely degree of risk in case of failure or destruction was not taken into account. The operational rate of reduction of the margin of safety, the rate of corrosion and corrosion resistance of materials are not taken into account, which does not provide sufficient accuracy for estimating the resource of an object of increased danger.
Известен способ прогнозирования ресурса [Махутов Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. В 2 ч. / Н.А.Махутов. - Новосибирск: Наука, 2005. - Ч.2: Обоснование ресурса и безопасности. - 610 с.] путем определения запасов прочности для различных критериев предельного состояния из отношения предельных нагрузок, деформаций и числа циклов нагружения к эксплуатационным нагрузкам, деформациям, числу циклов нагружения. Однако в известном способе не учтены количественный показатель полноты и объемов технического диагностирования, вероятностный параметр достоверности оценки запасов прочности, степень ответственности (группы или класса опасности), характеризующей вероятную степень риска и ответственность объекта в случае отказа или разрушения, что не обеспечивает достаточной точности прогнозирования ресурса объектов повышенной опасности.A known method for predicting a resource [Makhutov N.A. Structural strength, resource and technological safety. At 2 o'clock / N.A. Makhutov. - Novosibirsk: Nauka, 2005. - Part 2: Justification of the resource and security. - 610 pp.] By determining the margin of safety for various criteria of the ultimate state from the ratio of ultimate loads, deformations and the number of loading cycles to operational loads, deformations, and the number of loading cycles. However, the known method does not take into account the quantitative indicator of the completeness and volume of technical diagnostics, the probabilistic reliability parameter for assessing safety margins, the degree of responsibility (group or hazard class) characterizing the probable degree of risk and the object's responsibility in case of failure or destruction, which does not provide sufficient accuracy of resource forecasting high hazard facilities.
В методических указаниях по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы объектов повышенной опасности [см., например, РД 03-421-01. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов. Серия 03. Выпуск 17 /Колл. авт.- М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002. - 136 с.] рекомендации по объему контроля сварных соединений и элементов корпусов не учитывают отсутствие доступа к некоторым участкам и сварным швам при определении фактических объемов диагностирования, не учтено влияние запасов прочности на ресурс на моменты изготовления, диагностирования и достижения предельного состояния, не учтена степень ответственности (группы или класса опасности), характеризующей вероятную степень риска и ответственность объекта в случае отказа или разрушения, что не обеспечивает достаточной точности оценки ресурса, надежности и безопасности эксплуатации объектов повышенной опасности.In the guidelines for diagnosing the technical condition and determining the residual life of high-risk facilities [see, for example, RD 03-421-01. Guidelines for diagnosing the technical condition and determining the residual life of vessels and apparatuses. Series 03. Issue 17 / Coll. aut.- M .: State Unitary Enterprise "Scientific and Technical Center for Safety in Industry of the Gosgortekhnadzor of Russia", 2002. - 136 p.] recommendations on the scope of control of welded joints and housing elements do not take into account the lack of access to certain sections and welds when determining actual volumes of diagnosis, the influence of safety factors on the resource at the time of manufacture, diagnosis and achievement of the limit state is not taken into account, the degree of responsibility (group or class of hazard) is not taken into account, the probability for the risk and responsibility of the object in the case of refusal or failure that does not provide sufficient accuracy of the estimate of the resource, reliability and safety of operation of high-risk facilities.
Известен способ оценки эффективности диагностирования сосудов, резервуаров и трубопроводов [см., например, Черепанов А.П., Порошин Ю.В. Оценка эффективности диагностирования сосудов, резервуаров и трубопроводов. //Безопасность труда в промышленности. 2004. №10. С.43-46], использующий количественный показатель эффективности диагностирования с учетом степени ответственности (группу или класс опасности объекта повышенной опасности), характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения, показатель достоверности методов, полноты и объемов контроля, выполненных при диагностировании. Отсутствие учета влияния запасов прочности на ресурс на моменты изготовления, диагностирования и достижения предельного состояния, показателя коррозии и коррозионной стойкости материалов объекта повышенной опасности и эксплуатационной скорости снижения запаса прочности не позволяет оценивать ресурс объекта повышенной опасности.A known method for assessing the effectiveness of the diagnosis of vessels, reservoirs and pipelines [see, for example, Cherepanov A.P., Poroshin Yu.V. Evaluation of the effectiveness of the diagnosis of vessels, reservoirs and pipelines. // Labor safety in industry. 2004. No. 10. P.43-46], using a quantitative indicator of the effectiveness of the diagnosis taking into account the degree of responsibility (group or hazard class of the hazardous facility) that characterizes the likely degree of risk in the event of failure or destruction, an indicator of the reliability of the methods, completeness and scope of control performed during the diagnosis. Failure to take into account the effect of safety margins on the resource at the time of manufacture, diagnosis and achievement of the limit state, corrosion index and corrosion resistance of materials of the hazardous facility and the operational rate of reduction of the safety margin does not allow assessing the life of the hazardous facility.
В качестве прототипа принят наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату способ прогнозирования ресурса объекта повышенной опасности (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2253096 «Способ оценки технического состояния оборудования», МПК G01M 15/00, F15B 19/00, Опубликовано 2005.05.27), включающий входной контроль до начала эксплуатации, анализ соответствия объекта нормативно-технической документации условиям эксплуатации, определение реального технического состояния и оценку величины остаточного ресурса. При входном контроле осуществляют измерение основных параметров диагностирования, по крайней мере одного наиболее типичного узла, определяющего прогнозируемый ресурс объекта, разрабатывают компенсирующие мероприятия по устранению выявленных несоответствий, проводят исследования, определяют закономерности деградационных процессов, в соответствии с которыми определяют величину остаточного ресурса и/или значение эксплуатационных параметров, при которых возможно продолжение безопасной эксплуатации объекта, разрабатывают экспертное заключение. Применение известного способа для прогнозирования полного, расчетного и остаточного ресурса ограничено, поскольку по техническому состоянию одного наиболее типичного узла без учета запасов прочности на моменты изготовления, диагностирования и достижения предельного состояния, полноты и качества проведенного диагностирования, степени ответственности (группы или класса опасности объекта повышенной опасности), характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения, эксплуатационной скорости снижения запаса прочности, показателя коррозии и коррозионной стойкости материалов. Отсутствие учета влияния запасов прочности на ресурс на моменты изготовления, диагностирования и достижения предельного состояния, показателя коррозии и коррозионной стойкости материалов объекта повышенной опасности и эксплуатационной скорости снижения запаса прочности не позволяет оценивать ресурс объекта повышенной опасности. Поэтому известный способ также не обеспечивает прогнозирование полного, расчетного и остаточного ресурса объектов повышенной опасности.As a prototype, the method of predicting the resource of an object of increased danger closest in technical essence and achieved result was adopted (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2253096 "Method for assessing the technical condition of equipment", IPC G01M 15/00, F15B 19/00, Published 2005.05 .27), including incoming control before the start of operation, analysis of the compliance of the object of normative and technical documentation with the operating conditions, determination of the actual technical condition and assessment of the residual life. At the input control, they measure the main diagnostic parameters of at least one of the most typical nodes that determine the predicted resource of the object, develop compensating measures to eliminate the identified inconsistencies, conduct research, determine the patterns of degradation processes, in accordance with which determine the value of the residual resource and / or value operational parameters at which it is possible to continue the safe operation of the facility, develop expert e conclusion. The application of the known method for predicting the total, estimated and residual life is limited, because the technical condition of one of the most typical site without taking into account safety factors at the time of manufacture, diagnosis and achievement of the ultimate state, completeness and quality of the diagnosis, degree of responsibility (group or hazard class of the object increased hazard), characterizing the likely degree of risk in the event of failure or destruction, the operational rate of reduction of the safety margin , Index corrosion and corrosion resistance of the materials. Failure to take into account the effect of safety margins on the resource at the time of manufacture, diagnosis and achievement of the limit state, corrosion index and corrosion resistance of materials of an increased hazard object and the operational rate of reduction of the safety margin does not allow assessing the resource of an increased hazard object. Therefore, the known method also does not provide prediction of the total, estimated and residual life of high-risk facilities.
В целом анализ известных способов прогнозирования ресурса объектов повышенной опасности показал, что в известных способах отсутствуют зависимости полного, остаточного и расчетного ресурса объектов повышенной опасности при снижении запасов прочности в процессе эксплуатации с учетом имеющихся дефектов, объемов технического диагностирования, ответственности и вероятностного параметра достоверности оценки ресурса. В известных способах прогнозирования ресурса не учтены обстоятельства, существенно влияющие на корректность оценки ресурса объектов повышенной опасности:In general, the analysis of the known methods for predicting the resource of high-risk facilities showed that in the known methods there are no dependencies of the total, residual and estimated resource of high-risk facilities while reducing the safety margins during operation, taking into account existing defects, volumes of technical diagnostics, responsibility and a probabilistic parameter of the reliability of the resource estimate . Known methods for predicting a resource do not take into account circumstances that significantly affect the correctness of the assessment of the resource of objects of increased danger:
1. Степень опасности ситуации, возможной в случае разрушения объекта повышенной опасности, представлена, например, группой сосуда, классом резервуара или трубопровода согласно ПБ 03-576-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. ПБ 03-381-00. Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов. ПБ 03-108-96. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов. и др.1. The degree of danger of a situation that is possible in the event of the destruction of an object of increased danger is presented, for example, by a group of a vessel, by the class of a tank or pipeline in accordance with PB 03-576-03. Rules for the design and safe operation of pressure vessels. PB 03-381-00. Rules for the construction of vertical cylindrical steel tanks for oil and oil products. PB 03-108-96. Rules for the design and safe operation of process pipelines. and etc.
2. Вероятная степень риска при отказе, характеризующая ответственность объекта.2. The likely degree of risk in case of failure, characterizing the responsibility of the object.
3. Количественные показатели полноты и качества проведенного диагностирования.3. Quantitative indicators of the completeness and quality of the diagnosis.
4. Количественные показатели коррозии и коррозионной стойкости материалов [ГОСТ 9.908-85. Единая система зашиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. М.: Изд-во стандартов, 1986.].4. Quantitative indicators of corrosion and corrosion resistance of materials [GOST 9.908-85. A unified system is protected against corrosion and aging. Metals and alloys. Methods for determining indicators of corrosion and corrosion resistance. M .: Publishing house of standards, 1986.].
5. Зависимости для прогнозирования полного, расчетного и остаточного ресурса при снижении запасов прочности на моменты изготовления, диагностирования и достижения предельного состояния.5. Dependencies for predicting the total, estimated and residual life with a decrease in safety margins at the time of manufacture, diagnosis and achievement of the ultimate state.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявляемого технического решения, отсутствуют. Ни один из самых близких аналогов не обеспечивает оценку ресурса объекта повышенной опасности с учетом эффективности диагностирования, вероятной степени риска при отказе, характеризующей ответственность объекта группой или классом опасности. Это не обеспечивает достаточной точности оценки ресурса, совместного влияния динамики коррозии и старения объектов повышенной опасности и поэтому не может дать достоверный долгосрочный прогноз полного, расчетного и остаточного ресурса и обоснованно задать ресурс при проектировании, изготовлении и диагностировании. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям "новизны и полезности".The analysis of the prior art allowed us to establish that analogues, characterized by a combination of features that are identical to all the features of the proposed technical solution, are absent. None of the closest analogues provides an assessment of the resource of an object of increased danger, taking into account the effectiveness of diagnosis, the likely degree of risk in case of failure, characterizing the responsibility of the object by a group or class of danger. This does not provide sufficient accuracy of the resource estimate, the combined effect of the dynamics of corrosion and aging of high-risk facilities and therefore cannot provide a reliable long-term forecast of the total, estimated and residual life and reasonably set the resource for design, manufacture and diagnosis. This allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of "novelty and utility."
Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники показали, что отличительные признаки заявленного способа и его реализации не следуют явным образом из уровня техники, представленных аналогов и прототипов. Из уровня техники также не выявлена известность существенных признаков предусматриваемых в заявленном изобретении и достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".Search results for known technical solutions in this and related fields of technology have shown that the distinguishing features of the claimed method and its implementation do not follow explicitly from the prior art, analogues and prototypes presented. The prior art also did not reveal the popularity of the essential features provided for in the claimed invention and the achievement of the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Техническим результатом изобретения является обеспечение надежности и безопасности объектов повышенной опасности при проектировании, изготовлении и эксплуатации.The technical result of the invention is to ensure the reliability and safety of hazardous facilities in the design, manufacture and operation.
Технический результат достигается тем, что для прогнозирования полного, расчетного и остаточного ресурса и/или значений эксплуатационных параметров, при которых возможно продолжение безопасной эксплуатации объектов повышенной опасности в качестве показателей фактического технического состояния, используют проектные запасы прочности на моменты проектирования, фактические запасы прочности на моменты изготовления, диагностирования и достижения предельного состояния с учетом истинных размеров, износа, расчетных, исполнительных и фактических толщин стенок по допускаемым и фактическим нагрузкам, конфигурации и размеров имеющихся дефектов, механических характеристик материалов и зон с максимальными значениями механических напряжений, задают предельно допустимый запас прочности, обеспечивающий (гарантирующий) безопасную эксплуатацию объекта повышенной опасности, выполняют оценку полного ресурса от начала эксплуатации до перехода в предельное состояние, оценку расчетного ресурса, в течение которого изготовитель или экспертная организация гарантирует надежность и безопасную эксплуатацию и оценку остаточного ресурса от момента диагностирования до перехода в предельное состояние с учетом снижения запасов прочности по преобладающим факторам износа из отношения предельных нагрузок, деформаций, числа циклов нагружения, допустимых нагрузок и механических напряжений, к эксплуатационным нагрузкам, деформациям, числу циклов нагружения и механическим напряжениям, действующим на объект повышенной опасности в процессе эксплуатации, с учетом имеющихся дефектов, количественного показателя полноты и объемов технического диагностирования, вероятностного параметра достоверности оценки запасов прочности, степени ответственности (группы или класса опасности объекта повышенной опасности), характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения, показателя коррозии, коррозионной стойкости материалов, эксплуатационной скорости снижения запасов прочности объектов повышенной опасности и предельно допустимого запаса прочности, обеспечивающего (гарантирующего) безопасную эксплуатацию объекта повышенной опасности, при изменении толщин стенок, площадей сечений узлов и деталей, подверженных одному или нескольким механизмам повреждения, например коррозии, износу, усталости, ползучести, изменению механических свойств и химического состава материала, на моменты проектирования, изготовления, диагностирования и достижения предельного состояния, полученные значения запасов прочности, полного и расчетного ресурса включают в экспертное заключение.The technical result is achieved by the fact that in order to predict the full, estimated and residual life and / or values of operational parameters at which it is possible to continue the safe operation of high-risk facilities as indicators of the actual technical condition, use the design safety margins at the design moments, the actual safety margins at the moments manufacturing, diagnosing and reaching the limit state, taking into account the true dimensions, wear, design, executive and fa wall thicknesses according to permissible and actual loads, configuration and dimensions of existing defects, mechanical characteristics of materials and zones with maximum values of mechanical stresses, set the maximum allowable margin of safety, ensuring (guaranteeing) the safe operation of an object of increased danger, evaluate the total life from the beginning of operation to transition to the limiting state, assessment of the estimated life, during which the manufacturer or expert organization guarantees reliability and safe operation and assessment of the residual life from the moment of diagnosis to the transition to the ultimate state, taking into account the reduction of safety margins according to the prevailing wear factors from the ratio of ultimate loads, deformations, number of loading cycles, permissible loads and mechanical stresses, to operational loads, deformations, number of loading cycles and mechanical stresses acting on an object of increased danger during operation, taking into account existing defects, a quantitative indicator of completeness and of technical diagnostics, probability parameter of reliability assessment of safety margins, degree of responsibility (group or hazard class of an increased hazard object) characterizing the probable degree of risk in case of failure or destruction, corrosion index, corrosion resistance of materials, operational speed of decreasing the safety margins of increased hazard objects and ultimately allowable margin of safety, ensuring (guaranteeing) the safe operation of the facility of increased danger, with changes in wall thicknesses, cross-sectional areas of assemblies and parts subject to one or more damage mechanisms, for example, corrosion, wear, fatigue, creep, changes in the mechanical properties and chemical composition of the material, at the moments of designing, manufacturing, diagnosing and reaching the ultimate state, the obtained values of safety factors , the full and estimated resource is included in the expert opinion.
Кроме того, для прогнозирования полного, расчетного и остаточного ресурса и/или значений эксплуатационных параметров, при которых возможно продолжение безопасной эксплуатации объектов повышенной опасности, в качестве показателей фактического технического состояния на моменты проектирования и/или изготовления проектные запасы прочности принимают по проектным параметрам эксплуатации, а фактические запасы прочности на моменты диагностирования и достижения предельного состояния принимают по фактическим параметрам эксплуатации, если фактические и проектные параметры эксплуатации различны.In addition, to predict the full, estimated and residual life and / or values of operational parameters at which safe operation of high-risk facilities is possible, as design indicators of the actual technical condition at the time of design and / or manufacture, the design safety margins are taken according to the design operation parameters, and the actual safety margins at the time of diagnosis and reaching the limit state are taken according to the actual operating parameters, if and the actual operation of the design parameters are different.
В качестве примера рассмотрена блок-схема оценки ресурса объекта повышенной опасности, показанная на чертеже. Прогнозирование ресурса любого объекта повышенной опасности в целом и технического устройства тонкостенной конструкции, в частности, осуществляется по параметрам его технического состояния и преобладающим факторам износа. Износ происходит при изменении толщин стенок или площади сечений узлов и деталей, подверженных одному или нескольким механизмам повреждения, например коррозии, механическому износу, усталости, ползучести, изменению механических свойств и химического состава материала. За основные показатели приняты проектные запасы прочности и фактические запасы прочности на период диагностирования. Снижение запаса прочности определяются с учетом вероятностного параметра достоверности оценки запасов прочности при износе объекта за период времени эксплуатации, а также в зависимости от проектных и фактических параметров эксплуатации. Степень риска при разрушении выражена группой или классом опасности объекта. Коэффициент дефектности учитывает количество и опасность имеющихся дефектов, количественный показатель полноты и объемов технического диагностирования учитывает степень ответственности (группы или класса опасности объекта повышенной опасности), характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения. На запасы прочности влияют показатели коррозии и коррозионной стойкости материалов, предельные нагрузки и деформации, числа циклов нагружения и механических напряжений, отнесенные к эксплуатационным нагрузкам, деформациям, числу циклов нагружения и механическим напряжениям и погрешность их оценки (не показаны). Таким образом, зная время эксплуатации до текущего диагностирования и запасы прочности по исполнительным и фактическим толщинам стенок при диагностировании, появляется возможность определения полного, остаточного и расчетного ресурса объекта повышенной опасности.As an example, a block diagram of the resource assessment of an object of increased danger, shown in the drawing, is considered. Prediction of the resource of any object of increased danger in general and of the technical device of a thin-walled structure, in particular, is carried out according to the parameters of its technical condition and the prevailing wear factors. Depreciation occurs when the wall thickness or cross-sectional area of nodes and parts subject to one or more damage mechanisms, such as corrosion, mechanical wear, fatigue, creep, change in mechanical properties and chemical composition of the material changes. The main indicators are the design safety margins and the actual safety margins for the period of diagnosis. The reduction in safety margin is determined taking into account the probabilistic parameter of reliability of the assessment of safety margins when the object is worn over the period of operation, as well as depending on the design and actual operation parameters. The degree of risk during destruction is expressed by the group or hazard class of the object. The defectiveness coefficient takes into account the number and danger of existing defects, the quantitative indicator of the completeness and volume of technical diagnostics takes into account the degree of responsibility (group or class of danger of an increased hazard object) that characterizes the likely degree of risk in case of failure or destruction. The safety margins are affected by the indicators of corrosion and corrosion resistance of materials, ultimate loads and deformations, the number of loading cycles and mechanical stresses related to operational loads, deformations, the number of loading cycles and mechanical stresses and the error of their assessment (not shown). Thus, knowing the operating time before the current diagnosis and the safety margins by the executive and actual wall thicknesses during diagnosis, it becomes possible to determine the total, residual and estimated resource of the hazardous facility.
Запас прочности тонкостенной конструкции, образующийся за счет прибавки к расчетной толщине, на момент изготовления объектаThe margin of safety of a thin-walled structure, formed due to an increase in the calculated thickness, at the time of manufacture of the object
где q - показатель коррозии и коррозионной стойкости материала;where q is an indicator of corrosion and corrosion resistance of the material;
S - проектная толщина стенки, мм;S - design wall thickness, mm;
C - допуск на толщину проката, мм;C is the tolerance on the thickness of the rolled, mm;
Sp - расчетная толщина стенки, мм.S p - estimated wall thickness, mm.
Запас прочности стенки, образующийся за счет прибавки к расчетной толщине, на момент диагностирования объектаThe margin of safety of the wall, formed due to an increase in the calculated thickness, at the time of diagnosing the object
где q - показатель коррозии и коррозионной стойкости материала;where q is an indicator of corrosion and corrosion resistance of the material;
Sk - минимальная фактическая толщина стенки на момент текущего диагностирования, мм;S k - the minimum actual wall thickness at the time of the current diagnosis, mm;
ΔSk.- износ стенки на заданный период времени k, мм;ΔS k .- wall wear for a given period of time k, mm;
Sp - расчетная толщина стенки, мм.S p - estimated wall thickness, mm.
При износе от фактической до расчетной толщины стенки 
Запасы прочности по напряжениям, по деформациям, по числу циклов, по времени, по температурам и др. могут определяться, например, с использованием многокритериальной оценки показателей прочности, жесткости, надежности, живучести и безопасности, изложенной в работе [Махутов Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. В 2 ч. / Н.А.Махутов. - Новосибирск: Наука, 2005. - Ч. 1: Критерии прочности и ресурса. - 494 с.].Strength reserves by stress, by deformation, by the number of cycles, by time, by temperature, etc. can be determined, for example, using a multicriteria assessment of strength, stiffness, reliability, survivability and safety indicators described in [Makhutov N.A. Structural strength, resource and technological safety. At 2 o'clock / N.A. Makhutov. - Novosibirsk: Nauka, 2005. - Part 1: Criteria of strength and resource. - 494 p.].
Имея данные по запасу прочности на моменты изготовления и диагностирования и ресурс до диагностирования, эксплуатационная скорость снижения запаса прочности определяется формулойHaving data on the margin of safety at the moments of manufacture and diagnosis and the resource before diagnosis, the operational rate of decrease in the margin of safety is determined by the formula
где n - запас прочности за счет прибавки к расчетной толщине стенки на момент изготовления (пуска в эксплуатацию);where n is the margin of safety due to the addition to the estimated wall thickness at the time of manufacture (commissioning);
nk - запас прочности на момент окончания ресурса, назначенного заводом-изготовителем или экспертной организацией;n k - margin of safety at the time of the end of the resource designated by the manufacturer or expert organization;
Т - ресурс, назначенный заводом-изготовителем или экспертной организацией.T - a resource designated by the manufacturer or an expert organization.
Из формулы (3) получим расчетный ресурс безопасной эксплуатации до текущего диагностированияFrom formula (3) we obtain the estimated resource for safe operation until the current diagnosis
Достижение дополнительного запаса прочности n(k), равного 1, будет соответствовать предельно допустимому времени безопасной эксплуатации.Achieving an additional safety factor n (k) of 1 will correspond to the maximum permissible time for safe operation.
Подставив nk, равное единице, в формулу (4), получим остаточный ресурс от момента диагностирования до перехода в предельное состояниеSubstituting n k equal to unity into formula (4), we obtain the residual life from the moment of diagnosis to the transition to the limiting state
nП - предельно допустимый минимальный запас прочности, обеспечивающий (гарантирующий) безопасную эксплуатацию объекта повышенной опасности.n P - the maximum permissible minimum margin of safety, ensuring (guaranteeing) the safe operation of an object of increased danger.
Подставив в (5) вместо скорости износа выражение (3) и преобразовав его, получим полный ресурсSubstituting expression (3) instead of the wear rate in (5) and transforming it, we obtain the full resource
Полный ресурс от начала эксплуатации до перехода в предельное состояние можно также представить в виде суммы расчетного ресурса безопасной эксплуатации до диагностирования и остаточного ресурса до перехода в предельное состояниеThe full resource from the start of operation to the transition to the limit state can also be represented as the sum of the estimated resource of safe operation before diagnosis and the remaining resource to the transition to the limit state
где Tk - ресурс, назначенный заводом-изготовителем или экспертной организацией, в течение которого гарантируется безопасная эксплуатация объекта повышенной опасности.where T k is the resource designated by the manufacturer or expert organization during which the safe operation of the hazardous facility is guaranteed.
ТO - остаточный ресурс объекта повышенной опасности от момента диагностирования до перехода в предельное состояние.T O - the residual resource of the object of increased danger from the moment of diagnosis to the transition to the limit state.
Подстановкой в (7) выражения (6) и преобразованием получены зависимости для прогнозирования ресурса с учетом имеющихся дефектов, количественного показателя полноты и объемов технического диагностирования, вероятностного параметра достоверности оценки запасов прочности, степени ответственности, характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения и показателя коррозии и коррозионной стойкости материалов.Substituting expression (6) in (7) and transforming, we obtain the dependences for predicting the resource taking into account the existing defects, a quantitative indicator of the completeness and volume of technical diagnostics, a probabilistic reliability parameter for estimating safety factors, the degree of responsibility characterizing the likely degree of risk in case of failure or destruction, and the indicator corrosion and corrosion resistance of materials.
Зависимость для прогнозирования полного ресурса объекта повышенной опасности имеет видDependence for predicting the total resource of an object of increased danger has the form
Зависимость для прогнозирования остаточного ресурса объекта повышенной опасности имеет видDependence for predicting the residual life of an increased hazard object has the form
Зависимость для прогнозирования расчетного ресурса объекта повышенной опасности имеет видThe dependence for predicting the estimated resource of the hazardous facility is
где Tk - ресурс, назначенный заводом-изготовителем или экспертной организацией, в течение которого гарантируется безопасная эксплуатация;where T k is the resource designated by the manufacturer or expert organization during which safe operation is guaranteed;
β - коэффициент дефектности;β is the defectiveness coefficient;
W - объем диагностирования;W is the volume of diagnosis;
n - запас прочности за счет прибавки к расчетной толщине стенки на момент изготовления (пуска в эксплуатацию);n is the margin of safety due to the addition to the estimated wall thickness at the time of manufacture (commissioning);
nk - запас прочности на момент окончания ресурса, назначенного заводом-изготовителем или экспертной организацией;n k - margin of safety at the time of the end of the resource designated by the manufacturer or expert organization;
nП - предельно допустимый минимальный запас прочности, обеспечивающий (гарантирующий) безопасную эксплуатацию объекта повышенной опасности;n P - the maximum permissible minimum margin of safety, ensuring (guaranteeing) the safe operation of the facility of increased danger;
λ - вероятностный параметр достоверности оценки запаса прочности;λ is the probabilistic reliability parameter of the safety margin estimate;
По запасам прочности при изготовлении при текущем диагностировании и при достижении предельного состояния изобретение дает возможность определения полного, остаточного и расчетного ресурса с учетом имеющихся дефектов, количественного показателя полноты и объемов технического диагностирования, вероятностного параметра достоверности оценки запасов прочности, степени ответственности (группы или класса опасности объекта повышенной опасности), характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения и показателя коррозии и коррозионной стойкости материалов и эксплуатационной скорости снижения запаса прочности объекта повышенной опасности.In terms of safety margins in manufacturing during the current diagnosis and when the limit state is reached, the invention makes it possible to determine the total, residual, and estimated resource taking into account existing defects, a quantitative indicator of the completeness and volume of technical diagnostics, a probabilistic reliability parameter for assessing safety margins, degree of responsibility (group or hazard class) hazardous facility), characterizing the likely degree of risk in the event of failure or destruction and corrosion and the corrosion resistance of materials and the operational speed of reducing the margin of safety of an object of increased danger.
Важно отметить, что с использованием изобретения прогнозирование ресурса с учетом названных показателей и оценку технического состояния средствами неразрушающего контроля в заданном объеме необходимо проводить перед началом его эксплуатации на заводе-изготовителе и периодически в процессе эксплуатации, поскольку постоянный мониторинг не всегда оправдан для объектов повышенной опасности, эксплуатирующихся преимущественно в статическом режиме работы.It is important to note that using the invention, resource prediction taking into account the above indicators and the assessment of the technical condition by means of non-destructive testing in a given volume must be carried out before its operation at the manufacturer and periodically during operation, since constant monitoring is not always justified for objects of increased danger, operated mainly in a static mode of operation.
При проектировании объектов повышенной опасности изобретение дает возможность определения номинальных толщин стенок на заданный ресурс, а также решать обратную задачу, то есть по заданному ресурсу эксплуатации определять номинальные толщины стенок тонкостенных конструкций, в частности сосудов давления (емкостей, теплообменников, скрубберов, реакторов), резервуаров и трубопроводов.When designing objects of increased danger, the invention makes it possible to determine the nominal wall thicknesses for a given resource, and also to solve the inverse problem, that is, for a given service life to determine the nominal wall thicknesses of thin-walled structures, in particular pressure vessels (tanks, heat exchangers, scrubbers, reactors), tanks and pipelines.
Прогнозирование полного, расчетного и остаточного ресурса по данному изобретению создает своего рода информационную среду, позволяющую сформировать базу данных и их обработку по мере поступления информации об объектах повышенной опасности, что в свою очередь позволяет планомерно контролировать их состояние и своевременно принимать необходимые меры по обеспечению надежности и безопасности объектов повышенной опасности.Prediction of the total, estimated and residual resource according to this invention creates a kind of information environment that allows you to create a database and process them as information about high-risk facilities comes in, which in turn allows you to systematically monitor their condition and take timely necessary measures to ensure reliability and safety of hazardous facilities.
Изобретение может быть использовано как при проектировании объектов повышенной опасности на заданный ресурс, так и при экспертизе промышленной безопасности объектов повышенной опасности, находящихся в эксплуатации с оценкой полного, расчетного и остаточного ресурса.The invention can be used both in the design of high-risk facilities for a given resource, and in the examination of industrial safety of high-risk facilities in operation with an estimate of the total, estimated and residual life.
Claims (8)
где ТП - полный ресурс объекта повышенной опасности от начала эксплуатации до перехода в предельное состояние;
Тk - ресурс, назначенный заводом-изготовителем или экспертной организацией, в течение которого гарантируется безопасная эксплуатация объекта повышенной опасности;
n - запас прочности за счет прибавки к расчетной толщине на момент изготовления (пуска в эксплуатацию);
nk - запас прочности на момент окончания ресурса, назначенного заводом-изготовителем или экспертной организацией;
ξ - степень ответственности, характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения, учитывающая группу или класс опасности объекта повышенной опасности.3. The method according to claim 1, characterized in that the total resource of the hazardous facility from the start of operation to the transition to the limit state is determined by
where T P - the full resource of the facility of increased danger from the start of operation to the transition to the limit state;
T k - the resource designated by the manufacturer or expert organization, during which the safe operation of the hazardous facility is guaranteed;
n is the safety margin due to an increase in the calculated thickness at the time of manufacture (commissioning);
n k - margin of safety at the time of the end of the resource designated by the manufacturer or expert organization;
ξ is the degree of responsibility characterizing the likely degree of risk in the event of failure or destruction, taking into account the group or hazard class of the hazardous facility.
где ТO - остаточный ресурс объекта повышенной опасности от момента диагностирования до перехода в предельное состояние;
Tk - ресурс, назначенный заводом-изготовителем или экспертной организацией, в течение которого гарантируется безопасная эксплуатация объекта повышенной опасности;
β - коэффициент дефектности;
W - объем диагностирования;
n - запас прочности за счет прибавки к расчетной толщине на момент изготовления (пуска в эксплуатацию);
nk - запас прочности на момент окончания ресурса, назначенного заводом-изготовителем или экспертной организацией;
λ - вероятностный параметр достоверности оценки запаса прочности;
ξ - степень ответственности, характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения, учитывающая группу или класс опасности объекта повышенной опасности.4. The method according to claim 1, characterized in that the residual resource of the object of increased danger from the moment of diagnosis to the transition to the limit state is determined by the dependence
where T O is the residual resource of the facility of increased danger from the moment of diagnosis to the transition to the limit state;
T k - a resource designated by the manufacturer or expert organization during which the safe operation of the hazardous facility is guaranteed;
β is the defectiveness coefficient;
W is the volume of diagnosis;
n is the safety margin due to an increase in the calculated thickness at the time of manufacture (commissioning);
n k - margin of safety at the time of the end of the resource designated by the manufacturer or expert organization;
λ is the probabilistic reliability parameter of the safety margin estimate;
ξ is the degree of responsibility characterizing the likely degree of risk in the event of failure or destruction, taking into account the group or hazard class of the hazardous facility.
где ТР - расчетный ресурс объекта повышенной опасности, в течение которого изготовитель или экспертная организация гарантирует надежность и безопасную эксплуатацию;
Тk - ресурс, назначенный заводом-изготовителем или экспертной организацией, в течение которого гарантируется безопасная эксплуатация объекта повышенной опасности;
β - коэффициент дефектности;
W - объем диагностирования;
n - запас прочности за счет прибавки к расчетной толщине на момент изготовления (пуска в эксплуатацию);
nk - запас прочности на момент окончания ресурса, назначенного заводом-изготовителем или экспертной организацией;
nП - предельно допустимый минимальный запас прочности, обеспечивающий (гарантирующий) безопасную эксплуатацию объекта повышенной опасности;
λ - вероятностный параметр достоверности оценки запаса прочности;
ξ - степень ответственности, характеризующей вероятную степень риска в случае отказа или разрушения, учитывающая группу или класс опасности объекта повышенной опасности.5. The method according to claim 1, characterized in that the estimated resource of the hazardous facility, during which the manufacturer or expert organization guarantees reliability and safe operation, is determined by the dependence
where T P is the estimated resource of the hazardous facility during which the manufacturer or expert organization guarantees reliability and safe operation;
T k - the resource designated by the manufacturer or expert organization, during which the safe operation of the hazardous facility is guaranteed;
β is the defectiveness coefficient;
W is the volume of diagnosis;
n is the safety margin due to an increase in the calculated thickness at the time of manufacture (commissioning);
n k - margin of safety at the time of the end of the resource designated by the manufacturer or expert organization;
n P - the maximum permissible minimum margin of safety, ensuring (guaranteeing) the safe operation of the facility of increased danger;
λ is the probabilistic reliability parameter of the safety margin estimate;
ξ is the degree of responsibility characterizing the likely degree of risk in the event of failure or destruction, taking into account the group or hazard class of the hazardous facility.
где Vn - скорость снижения запаса прочности;
n - запас прочности за счет прибавки к расчетной толщине на момент изготовления (пуска в эксплуатацию);
nk - запас прочности на момент окончания ресурса, назначенного заводом-изготовителем или экспертной организацией;
Тk - ресурс, назначенный заводом-изготовителем или экспертной организацией, в течение которого гарантируется безопасная эксплуатация объекта повышенной опасности.6. The method according to claim 1, characterized in that the operational rate of reduction of safety margin is determined by the formula
where V n is the rate of reduction of safety margin;
n is the safety margin due to an increase in the calculated thickness at the time of manufacture (commissioning);
n k - margin of safety at the time of the end of the resource designated by the manufacturer or expert organization;
T k is the resource designated by the manufacturer or expert organization, during which the safe operation of the high-risk facility is guaranteed.
где q - показатель коррозии и коррозионной стойкости материала;
S - проектная толщина стенки элемента;
С - допуск на толщину проката;
SP - расчетная толщина стенки.7. The method according to claim 1, characterized in that the margin of safety resulting from an increase in the calculated thickness at the time of manufacture of the object is determined by the formula
where q is an indicator of corrosion and corrosion resistance of the material;
S is the design wall thickness of the element;
C is the tolerance on the thickness of the hire;
S P - estimated wall thickness.
где q - показатель коррозии и коррозионной стойкости материала;
Sk - минимальная фактическая толщина стенки на момент текущего диагностирования;
ΔSk - износ стенки на момент текущего диагностирования;
SP - расчетная толщина стенки. 8. The method according to claim 1, characterized in that the margin of safety formed by the increase in the calculated thickness at the time of diagnosis of the object is determined by the formula
where q is an indicator of corrosion and corrosion resistance of the material;
S k - the minimum actual wall thickness at the time of the current diagnosis;
ΔS k - wall wear at the time of the current diagnosis;
S P - estimated wall thickness.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010113379/28A RU2436103C1 (en) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | Method for prognosis of resource of objects of higher hazard |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010113379/28A RU2436103C1 (en) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | Method for prognosis of resource of objects of higher hazard |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2436103C1 true RU2436103C1 (en) | 2011-12-10 |
Family
ID=45405708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010113379/28A RU2436103C1 (en) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | Method for prognosis of resource of objects of higher hazard |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2436103C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2573266C1 (en) * | 2014-06-17 | 2016-01-20 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Method of monitoring digital transmission systems and apparatus therefor |
| RU2582029C2 (en) * | 2013-08-15 | 2016-04-20 | ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГИАП-ДИСТцентр" (ЗАО "ГИАП-ДИСТцентр") | Method of ranking technical devices of processing installations of chemical, petrochemical and oil-refining systems based on expert point-based evaluation thereof |
| RU2654154C2 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-16 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕКНОКОМПЛЕКТ") | Method of determining the residual life of the pipelines |
| RU2662479C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-07-26 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" | Method of evaluation of the life of steel cases of artillery shells |
| RU2706106C1 (en) * | 2019-04-17 | 2019-11-13 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" | Method of determining service life of steel articles |
| CN110705153A (en) * | 2019-09-24 | 2020-01-17 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | Multi-order safety factor value taking method for unmanned aerial vehicle |
| CN113942485A (en) * | 2020-07-17 | 2022-01-18 | 丰田自动车株式会社 | Brake pad state estimation device and brake pad state estimation method |
-
2010
- 2010-04-06 RU RU2010113379/28A patent/RU2436103C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2582029C2 (en) * | 2013-08-15 | 2016-04-20 | ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГИАП-ДИСТцентр" (ЗАО "ГИАП-ДИСТцентр") | Method of ranking technical devices of processing installations of chemical, petrochemical and oil-refining systems based on expert point-based evaluation thereof |
| RU2573266C1 (en) * | 2014-06-17 | 2016-01-20 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Method of monitoring digital transmission systems and apparatus therefor |
| RU2654154C2 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-16 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕКНОКОМПЛЕКТ") | Method of determining the residual life of the pipelines |
| RU2662479C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-07-26 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" | Method of evaluation of the life of steel cases of artillery shells |
| RU2706106C1 (en) * | 2019-04-17 | 2019-11-13 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" | Method of determining service life of steel articles |
| CN110705153A (en) * | 2019-09-24 | 2020-01-17 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | Multi-order safety factor value taking method for unmanned aerial vehicle |
| CN110705153B (en) * | 2019-09-24 | 2023-09-05 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | Unmanned aerial vehicle multi-order safety coefficient value-taking method |
| CN113942485A (en) * | 2020-07-17 | 2022-01-18 | 丰田自动车株式会社 | Brake pad state estimation device and brake pad state estimation method |
| CN113942485B (en) * | 2020-07-17 | 2024-05-28 | 丰田自动车株式会社 | Brake pad state estimating device and brake pad state estimating method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2436103C1 (en) | Method for prognosis of resource of objects of higher hazard | |
| Caines et al. | Analysis of pitting corrosion on steel under insulation in marine environments | |
| Zhang et al. | Fatigue reliability analysis using nondestructive inspection | |
| Guan et al. | Life time extension of turbine rotating components under risk constraints: A state-of-the-art review and case study | |
| Keprate et al. | Minimizing hydrocarbon release from offshore piping by performing probabilistic fatigue life assessment | |
| Lu et al. | A modified Walker model dealing with mean stress effect in fatigue life prediction for aeroengine disks | |
| RU2454648C1 (en) | Method for prediction of service life of technical devices | |
| Starikov et al. | The use of magnetic coercivity method to diagnose crane metalware | |
| RU2013138125A (en) | METHOD FOR RANKING TECHNICAL DEVICES OF TECHNOLOGICAL INSTALLATIONS OF CHEMICAL, OIL AND PETROCHEMICAL AND OIL REFINING COMPLEXES BASED ON THEIR EXPERT-BALL ASSESSMENT | |
| Zou et al. | A holistic approach to risk-based decision on inspection and design of fatigue-sensitive structures | |
| Agyenim-Boateng et al. | Determination of corrosion rate and remaining life of pressure vessel using ultrasonic thickness testing technique | |
| Almamoori et al. | A novel approach to multiaxial fatigue life prediction using the critical plane and phase difference angle | |
| RU2413195C1 (en) | Procedure for determination of remaining life of pipelines | |
| Abou Jaoude et al. | Stochastic prognostic paradigm for petrochemical pipelines subject to fatigue | |
| RU2234079C2 (en) | Method and device for determination of remaining service life of thin-walled envelopes made from reservoir and pipe steels | |
| Abou Jaoude et al. | Analytic prognostic model for stochastic fatigue of petrochemical pipelines | |
| RU2531428C1 (en) | Method to ensure specified level of item reliability based on continuous monitoring of operational loads and non-destructive check by its readings | |
| Shekhter et al. | Assessment of the effect of pitting corrosion on the safe life prediction of the P3-C. | |
| Langer et al. | Semi-quantitative reliability-based ranking method for assessment of pipeline dents with stress risers | |
| RU2571018C2 (en) | Method to determine pipeline service life | |
| RU2681320C1 (en) | Method for assessing residual life of objects of attraction technology under operating condition | |
| RU2756781C2 (en) | Method for long-term prediction of the individual resource of a hydraulic unit in the conditions of frequently changing operating factors | |
| RU2585796C1 (en) | Method for quality control of articles | |
| Virk et al. | Improved Semi-Quantitative Reliability-Based Method for Assessment of Pipeline Dents With Stress Risers | |
| Nikbin | Evaluating creep cracking in welded fracture mechanics specimens |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130407 |