[發明專利]一種含縱向內裂紋缺陷壓力容器裂紋擴展情況監測系統

有效

• 申請號: 201510586722.4
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN105259180B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 何家勝;鄢夢琪;朱曉明;楊峰;楊帆;梁磊;吳其;魏玉婷
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N19/08
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

本發明屬于壓力容器安全分析技術領域，公開了一種含縱向內裂紋缺陷壓力容器裂紋擴展情況監測系統，包括：傳感器單元以及運算單元；傳感器單元與運算單元相連，向運算單元發送監測到的信息；運算單元包括：應變值計算模塊，與傳感器單元相連，獲取傳感器單元的檢測的容器外表面的數據并依其計算對應應變值；深度計算模塊，與應變值計算模塊相連，獲取應變值并依其計算容器內部裂紋深度；應力強度因子計算模塊，與深度計算模塊相連，獲取裂紋深度值并依其計算裂紋尖端處應力強度因子值；判斷模塊，與應力強度因子計算模塊相連，獲取裂紋尖端應力強度因子并與該壓力容器材料的斷裂韌性值比較；其中，判斷模塊輸出的比較結果表征裂紋的狀態，指示是否適合繼續服役。本發明通過合理化的檢測計算得到裂紋的擴展狀態，判斷其安全服役情況，可靠性高。

技術領域

本發明涉及壓力容器安全分析技術領域，特別涉及一種含縱向內裂紋缺陷壓力容器裂紋擴展情況監測系統。

背景技術

壓力容器是具有爆炸危險的特種承壓設備，它盛裝的介質往往具有高溫、高壓和易燃、易爆性質，一旦發生泄漏或爆炸，往往導致災難性事故發生，使人民生命財產遭受巨大損失，并直接影響社會安定。

對于處于高溫高壓及腐蝕環境中的壓力容器，很多工程材料不可避免地會在服役期間產生裂紋，這些裂紋的擴展可能會導致嚴重的安全事故。現代材料科學及斷裂力學的發展已證實：含有一定缺陷的材料仍然具有一定的工作能力，只要了解裂紋的擴展情況及其相應的斷裂力學參量并將其與材料斷裂韌性進行比較就能對含裂紋型缺陷結構的安全性進行判斷。

裂紋型缺陷對壓力容器的安全性威脅最大,目前工廠在停車檢修時雖然能檢測到缺陷的存在，但是在容器工作時不能每時每刻都了解缺陷的擴展狀態，檢測評定操作復雜；另外，在了解了缺陷的狀態以后對缺陷進行評判也有較大的困難，可靠性低。

發明內容

本發明提供一種含縱向內裂紋缺陷壓力容器裂紋擴展情況監測系統，解決現有技術中含裂紋的壓力容器中的裂紋的監控和評定操作復雜，評定可靠性低的技術問題，達到了提升裂紋監測效率和可靠性的技術效果。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種含縱向內裂紋缺陷壓力容器裂紋擴展情況監測系統，包括：傳感器單元以及運算單元；所述傳感器單元與所述運算單元相連，向所述運算單元發送監測到的信息；

所述運算單元包括：

應變值計算模塊，與所述傳感器單元相連，獲取所述傳感器單元的檢測數據并依其計算對應應變值；

深度計算模塊，與應變值計算模塊相連，獲取應變值并依其計算容器內部裂紋深度；

應力強度因子計算模塊，與所述深度計算模塊相連，獲取所述裂紋深度值并依其計算裂紋尖端處應力強度因子值；

判斷模塊，與所述應力強度因子計算模塊相連，獲取所述裂紋尖端應力強度因子并與該壓力容器材料的斷裂韌性值比較；

其中，所述判斷模塊輸出的比較結果表征裂紋的狀態，指示是否適合繼續服役。

進一步地，所述應力強度因子計算模塊中設置所述應變值與所述應力強度因子為數組對應關系，一組所述應變值對應一個所述應力強度因子。

進一步地，所述應力強度因子計算模塊中設置所述應變值與所述應力強度因子以及裂紋擴展情況為數組對應關系，一組所述應變值對應一個所述應力強度因子以及一個裂紋擴展情況。

進一步地，所述傳感器單元包括：應變傳感器以及與之相連的模數轉換器；

所述應變傳感器設置在所述含縱向內裂紋缺陷的壓力容器上，監測裂紋狀態并將監測信息通過所述模數轉換器轉換成數字信號發送給所述應變值計算模塊。

進一步地，所述應變傳感器采用光纖光柵應變式傳感器。