杜波夫
《动力诊断》公司 俄罗斯 莫斯科
(译文:国际机械科技发展研究会专家组 北京 100037)
摘要:根据对于现有的、在工业各个部门中已形成的老化设备残余寿命评估做法的分析,发现一些共性问题,即传统的无损检测方法和手段有效性较低,强度验算不够完善。文章指出,设备和结构的可靠性和寿命取决于应力集中区——损伤发展的主要根源。金属磁记忆法是唯一能以很高的精度确定设备上的缺陷部位的方法,使用金属磁记忆法用来评价设备寿命最为有效。
关键字:设备寿命评估
保障设备、容器、天然气和石油输送管道以及各种结构工作的可靠性问题变得一年比一年迫切。这是因为许多工业部门中的设备的老化已大大超过技术改造的速度。例如,在动力工业中,截止到2002年9月,90%的火电站设备已耗尽额定寿命,其中相当大的一部分达到物理磨损。由于缺乏有科学依据的技术诊断和寿命评估构想以及金属传统型无损检测方法和手段有效性较差,上述问题变得更加严重。
根据对现有的、在工业各部门中已形成的老化设备残余寿命评估做法的分析,可以划分出下列普遍性趋势:
第一,设备可靠性领域的众多专家,正在由基于故障统计的寿命概率评估方法过渡到基于综合性做法的老化设备个体性寿命评估,后者是把有损和无损检测结果同强度验算结合在一起。
第二,寿命评估中出现了由探伤过度到技术诊断的明显趋势,后者是基于断裂力学、金属学和无损检测的结合。而设备和结构应力-变形状况的无损检测上升到第一位。
第三,认识到应对老化设备进行100%的考察,以便确定有潜在危险的区域。
同时,应当指出,实施这些做法时存在下列缺点和不完备之处。
在综合采用各种无损和有损检测方法与手段时,没有针对具体检测对象的严格确定的程序和顺序。
大家知道,设备检测的程序、范围和周期,一方面取决于额定(计算)寿命、损伤概率、修理间隔期,而另一方面又取决于现有的检测方法和手段及其能力。
只是一些个别的、最重要的工业部门(如原子能动力和火电),才有关于设备检测程式和周期以及延长其使役期限的规范[1、2、3]。即使在这些先进行业中(从组织对于设备金属状况监视的观点看),也存在着如何确定金属极限状态和评估设备个体寿命问题[4]。
当前推荐的强度验算方法大致可以分成四类:
-按照金属腐蚀速度的计算方法;
-金属抗裂纹强度计算方法;
-金属疲劳计算方法;
-蠕变条件下工作的设备部件的计算方法。
然而,这些方法的主要不足之处在于,它们提出的允许应力水平[σ]较低。一般情况下,这一水平为[σ]≤σ0.2/2,式中σ0.2-金属假定屈服点。但是,实践证明,设备的可靠性和寿命主要是由应力集中区决定的,而在应力集中区实际应力水平可能达到屈服点甚至更高。