[发明专利]环烷酸与硫共存环境中设备损伤因子的确定方法

说明书

本申请是申请号为2010102064334，申请日为10、6、21，发明为，申请人为合肥通用机械研究院的分案申请多种失效机制共存环境下设备损伤因子的确定方法及其应用。

技术领域

本发明涉及在存在有失效机制的环境下，设备损伤因子的确定方法，更具体地说是一种多种失效机制共存环境下设备损伤因子的确定方法。

背景技术

介质环境中钢材腐蚀速率的确定对设计阶段材料选择与结构尺寸的确定至关重要，而在使用阶段中，设备失效可能性的确定对于设备检验周期与剩余寿命的估算更是举足轻重。

在2008版API 581(基于风险的检验技术)中，设备的失效可能性按以下公式计算：

P_f(t)＝G_ff×DF(t)×F_MS    (1) 

式中：P_f(t)为设备失效可能性；

G_ff为同类设备平均失效概率，由API 581表4.1给出；

F_MS是管理水平影响系数，根据API 581中给出的调查表对企业管理水平进行调查评分，再将分数转换为0.1～10间的一个数值，即管理水平影响系数；

DF(t)是指与时间相关的失效机制造成设备失效的可能性参数，被称为损伤因子。

在API 581中对某一设备存在的k种失效模式中的每种相对应的失效机制都给出了一个可能性参数DF_k，当以腐蚀减薄为主导失效机制时这个参数主要由减薄速率所决定，当以应力腐蚀开裂为主导失效机制时，这个参数则主要由应力腐蚀敏感性决定，损伤因子越大则失效可能性越大。在API581中，当多种(k种)失效机制共存时，采用简单叠加的方法来计算总的损伤因子，即DF＝∑DF_k。

比如，在实际的原油介质环境中，环烷酸与硫总是同时存在的。在API581中，这两种介质共存时，腐蚀速率的确定就是将两种单一介质独立的腐蚀速率进行简单叠加，其失效可能性也是将两个单一介质的失效可能性简单叠加，即DF＝∑DF_k。但实际情况是这种处理方式存在着不合理因素。

相关的试验研究与现场调查都发现，在相同流速下，350℃以下温度时，硫对环烷酸的腐蚀有抑制作用，因为硫腐蚀形成的FeS具有一定稳定性，附着在金属表面上，从而阻止了环烷酸对金属的进一步侵蚀，所以高硫高酸原油中，材料的腐蚀速率反而低于低硫高酸原油中的腐蚀速率。如果温度达到400℃左右，FeS保护膜就不稳定了，硫的抑制作用也就减弱 了，此时高硫高酸原油的腐蚀性又提高了。因此，失效可能性很显然是于流速、温度、酸值、含硫量相关联。而API581方法中的不合理性会误导人们认为只要满足高酸高硫介质环境的材料选择与结构尺寸的确定就一定会满足高酸低硫环境，显然这样会造成不安全。

同样，在氯离子和碱共存的环境中，奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的主导损伤机制也不相同，当温度小于150℃时，氯离子应力腐蚀开裂为主导机制，碱起到一定的促进作用，而在150℃以上温度是，碱应力腐蚀开裂则占主导，氯离子起到促进作用。但这些情况在API 581中都没有加以考虑。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种环烷酸与硫共存环境中设备损伤因子的确定方法，以使关于多种失效机制共存环境下设备失效可能性的确定方法更为科学合理。

本发明方法采用如下技术方案：

本发明多种失效机制共存环境下设备损伤因子的确定方法的特点是：

所述多种失效机制共存环境是指在某一服役环境中存在有导致设备失效的i种主导机制和k种次要机制；

所述设备包括各种工业装置中的钢制承压设备和管道；

所述多种失效机制共存环境下设备损伤因子DF(t)按式(1)获得为：