考虑腐蚀储罐底圈壁板的时变可靠度分析
2013-10-24刘雪云赵光连钟诗胜焦映厚赵继俊
中国石油大学学报(自然科学版) 2013年1期
刘雪云,赵光连,钟诗胜,焦映厚,赵继俊
(1.哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001;2.哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院,山东 威海 264209;3.威海市能源监测中心,山东威海 264209)
常压储罐因长期遭受内外介质的腐蚀,在底圈壁板产生严重的腐蚀。底圈壁板承受着较大的静水压力,随着壁板的腐蚀减薄,底圈壁板的安全直接威胁着整个储罐的安全,对底圈壁板的可靠性研究十分必要。许多学者对储罐的可靠性进行了研究[1-3],但鲜见对储罐服役过程中实时可靠性的分析。实时可靠性的分析方法主要有回归分析法[4-5]和时间序列法[6-7],回归分析法能较好地反映各影响因素的因果关系,但模型建立需要大量的历史数据。时间序列法具有较好的拟合效果,对短期预测具有一定优势。灰色理论以小样本、不确定性系统作为研究对象,通过对已知信息的挖掘、整理来寻求系统演化的规律。针对底圈罐壁腐蚀的复杂性且检测数据较少的特点,笔者利用灰色理论建立腐蚀损伤的时变模型,并对储罐历年实测数据进行统计分析,建立储罐底圈壁板失效的概率模型,对储罐底圈壁板的时变可靠性进行分析。
1 结构抗力随机过程模型
1.1 结构抗力的衰减模型
底部罐壁长期遭受腐蚀介质的侵蚀,致使罐壁逐渐减薄,导致结构抗力随时间的增长而减弱,底圈壁板的结构抗力可表示为

式中,R(t)为t时刻罐壁的抗力,Pa;σs为罐壁的屈服强度,MPa;δ(t)为t时刻罐壁的厚度,mm;δ0为罐壁的公称厚度,mm;h(t)为罐壁腐蚀深度,mm。……
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