化工設備材料腐蝕壽命預測系統的若干研究

程飛

摘 要：由于受到環境介質的影響，在運行過程中的化工裝置設備往往會出現腐蝕以及損傷的情況，這樣就有一個使用壽命周期的問題存在于設備的使用過程當中。所以，必須要有效的預測化工設備的腐蝕壽命，從而能夠科學合理的設計以及選擇材料，同時還要對腐蝕原因以及規律進行積極的研究，并致力于腐蝕控制技術的不斷發展，最終全面促進設備腐蝕損傷造成的各種設備損失的降低。

關鍵詞：化工設備；材料腐蝕；壽命預測系統

中圖分類號：TQ050.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）14-0171-02

通過對概率統計方式的引進，并且對計算機數據處理技術進行充分的運用，從而將化工設備材料腐蝕壽命預測系統建造出來，有效的開展統計分析處理腐蝕數據的工作，并且預測裝置材料的壽命，在具體的應用實踐當中對該系統進行不斷的發展和完善，最終將具有較高可靠性、具有完善功能的裝置材料腐蝕壽命預測系統建立起來。

1 裝置材料腐蝕壽命預測系統的原理與方法

1.1 古比（Gumbel）極值分布

國外學者Evans在上世紀九十年代經過研究證明，從本質上而言，腐蝕現象本身存在著一定的概率性，特別是其中應力腐蝕破裂、縫隙腐蝕以及孔蝕等局部腐蝕等都具有概率特性。但是腐蝕的平均程度并不能夠決定化工裝置材料的壽命，而材料壽命的最為重要的決定性標志而是局部腐蝕進展的最大深度。在對局部腐蝕進展的最大深度進行研究的時候，可以將古比極值分布作為局部腐蝕最大值的分布規律。

第一漸近分布在古比極值分布當中為：

FI（y）=exp[-exp[-（x-λ）/α]

式中：

不超過x的最大腐蝕深度的概率為FI（y）；

最大腐蝕深度的隨機變量用x來表示；

λ屬于一種統計參量，概率密度最大的腐蝕孔深度是其具體的物理意義；

α屬于一種統計參量，腐蝕孔深度的平均值是其具體的物理意義；

其中的變量代換用y來表示，y=（x-λ）/α。

1.2 對設備壽命進行預測的方法

設備的壽命，如圖1所示。

其中，tf表示化工裝置材料的壽命，ti表示潛伏期，也就是從開始使用到局部腐蝕開始發生的時間；tp表示進展期，也就是局部腐蝕開始發生到材料壁厚被貫穿的時間；

tf=ti+tp

該公式表示化工裝置材料的壽命為從開始使用到局部腐蝕開始發生的時間與局部腐蝕開始發生到材料壁厚被貫穿的時間的綜合。在圖1中，臨界局部腐蝕深度用α0來表示，而材料壁厚則用α*來表示。

以相關的抽樣標準作為根據，針對其中若干小塊面積的最大腐蝕深度進行有效的測定，然后利用對最大局部腐蝕深度進行推測的方法能夠將全部裝置材料的最大腐蝕深度推測出來。利用經過在一定時期內進行多次測定出來的數據結果，然后將時間與最大腐蝕深度之間的關系推導出來，最終將腐蝕進展速度的經驗公式求導出來，這樣就能夠有效的預測化工設備材料的腐蝕壽命[1]。

2 裝置材料腐蝕壽命預測系統運行的實例介紹

首先，將化工設備材料腐蝕壽命預測系統啟動，這個系統立足于對裝置材料腐蝕壽命預測方法進行的相關考察，將概率統計原理引入進來，然后，通過對VISUALBASIC A語言以及有關計算機數據技術的應用，從而將其開發出來。

通過對達到4、6年使用時間的海水干濕交替環境當中的鍛鋼槽的考察，對其局部腐蝕數據進行記錄，然后以系統菜單為根據，處理其中的腐蝕數據，并且預測裝置材料的腐蝕壽命。

2.1 累積概率密度與相應曲線

在對累積概率密度計算的時候采用的是平均排列法，計算公式為FI（y）=i/（N+1）（i=1，2，3，4，5，… … ，N）。計算出的累積概率，見表1和表2。

2.2 局部腐蝕進展速度公式

以示例數據作為根據，通過對編制程度的運用，將累積概率FI（y）在使用4、6年之后的擬合方程編制出來。

使用4年的方程為：

FI（y）=0.585062X-0.196224

使用6年的方程為：

FI（y）=0.547300X-0.267931

然后以擬合公式作為根據，通過對機制統計方法的運用，可以將最大腐蝕深度計算出來。

最大局部腐蝕計算值，見表3。

以表3當中的數據作為根據，可以將時間與最大局部腐蝕進展深度之間關系的公式制定出來：xm=b+kt，然后通過對編制的程序的運用，計算出其中的待定系數b=0.05，k=0.5 375。這樣經驗公式是：

xm=0.05+0.5375t[2]。

從經驗公式當中，我們可以得出9.2年是該材料的壽命。相對于8.7年這一實際值而言，其具有一定程度的誤差。但是從整體上看，采用這種方式具有相當大的可行性。與此同時，在以后的研究過程中，必須要針對這種誤差進行相應的完善和修正。

3 結 語

將化工設備材料腐蝕壽命預測系統建立起來，能夠有效的統計分析處理設備材料的腐蝕數據，并且對裝置材料的可使用壽命進行預測。雖然在具體的使用過程中，其存在著一定的誤差，但是仍然具有較大的可行性，值得在化工設備材料腐蝕壽命的預測當中進行推廣和應用。

參考文獻：

[1] 張九淵，盧建樹，吳國章，等.應用統計理論中極值分布對鈍態金屬小孔 腐蝕的研究[J].浙江工業大學學報，2012，（4）.

[2] 陳讓曲，張愛顯，張煜.石油化工裝置管道設計安全[J].煉油技術與工程，2013，（2）.