储罐壁板健康状态确定方法和装置与流程

1.本技术涉及石油化工技术领域，具体涉及一种储罐壁板健康状态确定方法和装置。


背景技术：

2.钢制储罐是一种典型的薄壁金属壳体结构，储罐壁板容易受到外部环境和内部介质的腐蚀，同时承受的载荷相对复杂，因此成为整个储罐中极为关键部件。国内外大量储罐工程事故分析表明，储罐壁板腐蚀是造成储罐破坏的主要原因之一。因此开展大型钢制储罐在壁板腐蚀作用下的强度及稳定性研究，并预测储罐运行承载能力，对保障储罐长期安全、稳定运行具有理论意义、经济价值及现实意义。
3.目前对于储罐壁板腐蚀的检测，主要是利用超声波测厚的方法来检测壁板当前的腐蚀情况，再结合规范标准中的相关规定来判断板材是否需要补焊或者更换。而对于储罐壁板发生腐蚀后的安全评价问题，主要参考储罐腐蚀规范标准，其主要步骤是：通过超声波测厚确定腐蚀位置及腐蚀深度，再根据腐蚀位置确定对应圈板的厚度，最后依据gb/t 30578-2014《常压储罐基于风险的检验及评价》规定进行判断，规定内容如下：“储罐壁板的平均厚度不得小于该圈壁板的最小计算厚度与下次检验时间内腐蚀裕量之和。对于储罐罐壁分散的坑蚀深度超过标准规定的最大允许值时，应进行修补或更换”。简单地说，就是利用超声波测厚得到不同厚度圈板的腐蚀情况，再与相应的标准允许数值进行对比。若超出标准规定的最大值，则判定当前储罐处于失效状态，应立即停产检修；若未超出标准，则判定该罐可以继续正常使用。
4.然而上述储罐壁板腐蚀后的安全评价方法存在以下缺点：现有的评价标准中仅规定了允许腐蚀深度的临界值，因此只能对某一状态下的储罐是否健康作出评判，而无法对储罐未来的健康状态做出进行预测。由于每个维修周期相隔时间比较长，工作人员难以确定是否需要在当前维修周期对暂未出现故障的储罐进行维修。并且对于不同厚度的壁板来说，允许的最大腐蚀深度也不同，需要参考不同的标准对应比照，过程复杂且不具有普适性。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供了一种储罐壁板健康状态确定方法和装置，能够确定储罐当前的健康状态，有助于合理预测储罐运行承载能力，保障储罐运行安全。
6.本技术具体采用如下技术方案：
7.本技术的一方面是提供了一种储罐壁板健康状态确定方法，所述方法包括：
8.获取储罐信息和壁板腐蚀信息，所述储罐信息包括材料力学参数、尺寸参数和所述储罐中的介质参数，所述壁板腐蚀信息包括每个腐蚀点的位置和腐蚀深度；
9.获取预设的储罐最大应力计算模型，所述储罐最大应力计算模型通过赋予所述储罐的有限元模型求解条件后再进行拟合处理获得，所述求解条件包括载荷条件和边界条
件；
10.根据所述储罐的安全系数，以及基于所述储罐最大应力计算模型、所述储罐信息和所述壁板腐蚀信息，计算所述储罐的健康状态指数；
11.根据预设的健康状态指数与风险等级的对应关系，确定所述储罐的风险等级，所述健康状态等级用于确定所述储罐当前的健康状态。
12.优选地，所述获取预设的储罐最大应力计算模型，包括：
13.获取储罐壁板的最大允许腐蚀深度t
max
，0《t
max
≤3.5mm；
14.利用二分法在0～t
max
之间设置n组不同的腐蚀深度，n≥8；
15.基于所述储罐信息和壁板腐蚀信息，构建所述储罐的几何模型；
16.采用有限元法对所述几何模型进行离散，并施加所述求解条件，以获得所述n组不同的腐蚀深度分别对应的储罐最大应力；
17.对所述腐蚀深度和所述储罐最大应力的关系进行拟合处理，得到所述储罐最大应力计算模型；
18.获取所述储罐最大应力计算模型。
19.优选地，所述获取储罐壁板的最大允许腐蚀深度t
max
，包括：
20.根据以下关系式获取所述最大允许腐蚀深度t
max
：
21.t
max
＝0.35t
22.其中，t为储罐壁板的厚度；
23.当通过所述关系式计算得到的t
max
大于3.5mm时，令t
max
＝3.5mm。
24.优选地，所述对所述腐蚀深度和所述储罐最大应力的关系进行拟合处理，得到所述储罐最大应力计算模型，包括：
25.基于所述n组不同的腐蚀深度及其对应的储罐最大应力进行拟合，得到应力-腐蚀函数；
26.建立修正系数以对所述应力-腐蚀函数进行修正，得到所述储罐最大应力计算模型，
27.其中，所述储罐最大应力计算模型的表达式为：
[0028][0029]
其中，σ为储罐最大应力值，pa；c为修正系数；h为储罐高度，m；d为储罐内径，m；t为壁板厚度，m；t为腐蚀深度，m；ρ为介质密度，kg/m3；g为重力加速度，n/kg；
[0030]
所述修正系数通过如下关系式获得：
[0031]
c＝ch·cd
·ct
[0032]ch
＝1.15
×
103[0033]cd
＝17.25/d0[0034]ct
＝t/(11.76-0.02|t|)
[0035]
其中，ch为高度修正系数；cd为内径修正参量，1/m；d0为参照内径，取d0＝30m；c
t
为腐蚀修正参量，m。
[0036]
优选地，所述根据所述储罐的安全系数，以及基于所述储罐最大应力计算模型、所述储罐信息和所述储罐壁板腐蚀信息，计算所述储罐的健康状态指数，包括：
[0037]
根据如下关系式计算所述储罐的健康状态指数：
[0038][0039]
其中，q为健康状态指数；σ为储罐最大应力值，pa；r
el
为屈服强度，pa；k为安全系数，取k＝1.2。
[0040]
优选地，所述根据预设的健康状态指数与风险等级的对应关系，确定所述储罐的风险等级，包括：
[0041]
当所述健康状态指数小于0.6283时，确定所述储罐的风险等级为优；
[0042]
当所述健康状态指数不小于0.6283且不大于0.85146时，确定所述储罐的风险等级为中；
[0043]
当所述健康状态指数大于0.85146时，确定所述储罐的风险等级为差。
[0044]
优选地，所述确定所述储罐的风险等级之后，所述方法还包括：
[0045]
基于所述风险等级确定储罐处理措施，所述储罐处理措施包括立即维护、重点监控和正常使用。
[0046]
优选地，所述基于所述风险等级确定储罐处理措施，包括：
[0047]
当所述储罐的风险等级为差时，立即维护所述储罐；
[0048]
当所述储罐的风险等级为中时，重点监控所述储罐；
[0049]
当所述储罐的风险等级为优时，正常使用所述储罐。
[0050]
本技术的另一方面是提供了一种储罐壁板健康状态确定装置，所述装置包括：
[0051]
获取模块，用于获取储罐信息和壁板腐蚀信息，所述储罐信息包括材料力学参数、尺寸参数和所述储罐中的介质参数，所述壁板腐蚀信息包括每个腐蚀点的位置和腐蚀深度；
[0052]
所述获取模块，还用于获取预设的储罐最大应力计算模型，所述储罐最大应力计算模型通过赋予所述储罐的有限元模型求解条件后再进行拟合处理获得，所述求解条件包括载荷条件和边界条件；
[0053]
计算模块，用于根据所述储罐的安全系数，以及基于所述储罐最大应力计算模型、所述储罐信息和所述壁板腐蚀信息，计算所述储罐的健康状态指数；
[0054]
确定模块，用于根据预设的健康状态指数与风险等级的对应关系，确定所述储罐的风险等级，所述健康状态等级用于确定所述储罐的健康状态。
[0055]
优选地，所述确定模块还用于：
[0056]
基于所述风险等级确定储罐处理措施，所述储罐处理措施包括立即维护、重点监控和正常使用。
[0057]
本技术实施例的有益效果至少在于：
[0058]
本技术实施例中获取了储罐信息和储罐的壁板腐蚀信息，这些信息能够反映储罐当前的腐蚀情况；然后基于获取到的这两个信息，以及预设的储罐最大应力计算模型和储罐的安全系数，可以计算出储罐的健康状态指数；接下来通过将储罐的健康状态指数代入到预设的状态指数与风险等级的对应关系中，可以得到该健康状态指数对应的风险等级，进而根据风险等级确定储罐当前的健康状态。本技术实施例提供的储罐壁板健康状态确定方法，考虑了储罐当前的腐蚀情况、储罐最大应力情况以及相应的安全系数，这些参数对于
储罐健康状态的判断具有较高的可参考性，因此在此基础上获得的储罐风险等级较为准确，可以有效反映储罐当前的健康状态，以及帮助工作人员合理预测储罐运行承载能力，从而保障储罐运行安全。
附图说明
[0059]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0060]
图1是本技术实施例提供的一种储罐壁板健康状态确定方法的流程图；
[0061]
图2是本技术实施例提供的另一种储罐壁板健康状态确定方法的流程图；
[0062]
图3是本技术实施例提供的健康状态指数与风险指数的对应关系；
[0063]
图4是本技术实施例提供的金属磁记忆检测结果图；
[0064]
图5是本技术实施例提供的一种储罐壁板健康状态确定装置。
具体实施方式
[0065]
为使本技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
[0066]
本技术实施例提供了一种储罐壁板健康状态确定方法，该方法的执行主体为可以为计算机设备，该计算机设备可以为终端、服务器、处理器或者具备数据处理功能的任一类型数据处理装置。
[0067]
如图1所示，本技术实施例提供的储罐壁板健康状态确定方法包括以下步骤：
[0068]
s101、获取储罐信息和壁板腐蚀信息，储罐信息包括材料力学参数、尺寸参数和储罐中的介质参数，壁板腐蚀信息包括每个腐蚀点的位置和腐蚀深度；
[0069]
s102、获取预设的储罐最大应力计算模型，储罐最大应力计算模型通过赋予所述储罐有限元模型求解条件后再进行拟合处理获得，求解条件包括载荷条件和边界条件；
[0070]
s103、根据储罐的安全系数，以及基于储罐最大应力计算模型、储罐信息和壁板腐蚀信息，计算储罐的健康状态指数；
[0071]
s104、根据预设的健康状态指数与风险等级的对应关系，确定储罐的风险等级，健康状态等级用于确定储罐当前的健康状态。
[0072]
综上所述，本技术实施例中提供的储罐壁板健康状态确定方法，获取储罐信息和储罐的壁板腐蚀信息，这些信息能够反映储罐当前的腐蚀情况；然后基于获取到的这两个信息，以及预设的储罐最大应力计算模型和储罐的安全系数，可以计算出储罐的健康状态指数；接下来通过将储罐的健康状态指数代入到预设的状态指数与风险等级的对应关系中，可以得到该健康状态指数对应的风险等级，进而根据风险等级确定储罐当前的健康状态。本技术实施例提供的储罐壁板健康状态确定方法，考虑了储罐当前的腐蚀情况、储罐最大应力情况以及相应的安全系数，这些参数对于储罐健康状态的判断具有较高的可参考性，因此在此基础上获得的储罐风险等级较为准确，可以有效反映储罐当前的健康状态，以及帮助工作人员合理预测储罐运行承载能力，从而保障储罐运行安全。
[0073]
图2是本技术实施例提供的另一种储罐壁板健康状态确定方法的流程图，该方法可以由计算机设备执行，该计算机设备可以为终端、服务器、处理器或者具备数据处理功能的任一处理模块。本技术实施例以终端作为执行主体为例，对该方法进行详细的描述，如图2所示，该方法可以包括如下步骤：
[0074]
步骤201、获取储罐信息和壁板腐蚀信息。
[0075]
储罐壁板容易受到外部环境和内部介质的腐蚀，同时承受的载荷相对复杂，因此成为整个储罐中极为关键部件。当储罐壁板出现腐蚀之后，容易导致应力集中，进而造成储罐破坏。因此在确定储罐壁板的健康状态时，首要考虑的就是储罐壁板的腐蚀情况。
[0076]
示例性地，可以通过资料收集和现场勘测的方式获取储罐信息和壁板腐蚀信息。其中，储罐信息可以包括材料力学参数(例如储罐的弹性模量、屈服强度等)、尺寸参数(例如储罐的内径、高度等)和储罐中的介质参数(例如介质的密度、液位高度等)，这些参数属于储罐的基本参数，可以通过收集储罐资料获得。壁板腐蚀信息可以包括每个腐蚀点的位置和腐蚀深度，可以通过超声波测厚的方法获得。
[0077]
在本技术的一些实施例中，在获取到上述信息之后，还可以将储罐的上述信息对应存储在终端中。
[0078]
步骤202、获取预设的储罐最大应力计算模型。
[0079]
储罐壁板的腐蚀容易导致应力集中，进而造成储罐破坏。因此还需要测定储罐应力，并获得储罐所能承受的最大应力。基于此，可以预先建立一个普遍适用的储罐最大应力计算模型，并将其存储在终端中。
[0080]
其中，储罐最大应力计算模型的建立过程包括以下步骤：
[0081]
步骤301、获取储罐壁板的最大允许腐蚀深度t
max
。
[0082]
在本技术实施例中，储罐壁板的最大允许腐蚀深度t
max
可以通过以下关系式获取：
[0083]
t
max
＝0.35t
[0084]
其中，t为储罐壁板的厚度。
[0085]
需要说明的是，根据中国国家标准《gb/t 30578-2014常压储罐基于风险的检验及评价》的规定：“储罐壁板的平均厚度不得小于该圈壁板的最小计算厚度与下次检验时间内腐蚀裕量之和。对于储罐罐壁分散的坑蚀深度超过标准规定的最大允许值时，应进行修补或更换”。其中，标准规定的储罐壁板坑蚀深度允许值如下表1所示。
[0086]
表1储罐壁板坑蚀深度允许值(mm)
[0087]
钢板厚度允许坑蚀深度钢板厚度允许坑蚀深度51.882.862.293.272.5≥103.5
[0088]
可见，当钢板厚度不小于10mm时，允许坑蚀深度均为3.5mm。为了符合中国国家标准的规定，在本技术实施例中，当通过上述关系式计算得到的最大允许腐蚀深度t
max
大于3.5mm时，令t
max
＝3.5mm，即t
max
的取值范围为0《t
max
≤3.5mm。
[0089]
步骤302、利用二分法在0～t
max
之间设置n组不同的腐蚀深度。
[0090]
为了保证储罐最大应力计算模型的拟合精度，n的取值通常不小于8。以n＝8为例，
那么在0～t
max
之间可以设置t
max
、、这8组不同的腐蚀深度。
[0091]
步骤303、基于储罐信息和壁板腐蚀信息，构建储罐的几何模型。
[0092]
终端可以调用在步骤201中获取到的储罐信息和壁板腐蚀信息，然后基于这两个信息构建储罐的几何模型。储罐的几何模型包括多个壁板和多个腐蚀点，多个壁板中的每个壁板对应储罐中的一个实际壁板，多个腐蚀点中的每个腐蚀点对应储罐上的一个实际腐蚀点，其中，每个壁板的材料力学参数和尺寸参数与其对应的实际壁板的材料力学参数和尺寸参数相同，每个腐蚀点的腐蚀位置和腐蚀深度与其对应的实际腐蚀点的腐蚀位置和腐蚀深度相同。
[0093]
步骤304、采用有限元法对几何模型进行离散，并施加求解条件，以获得n组不同的腐蚀深度分别对应的储罐最大应力。
[0094]
将储罐几何模型导入有限元分析软件，对储罐几何模型进行网格划分，建立储罐的有限元模型。对有限元模型施加求解条件，从而获得上述8组腐蚀深度分别对应的8组储罐最大应力。其中，求解条件包括载荷条件和边界条件。
[0095]
步骤305、基于n组不同的腐蚀深度及其对应的储罐最大应力进行拟合，得到应力-腐蚀函数。
[0096]
示例性地，可以采用最小二乘法对8组腐蚀深度及其对应的储罐最大应力进行数据拟合，从而得到应力-腐蚀函数。其中，拟合方法还可以选用多项式拟合法、插值法等。
[0097]
拟合得到的应力-腐蚀函数的表达式为：
[0098][0099]
其中，σ为储罐最大应力值，pa；h为储罐高度，m；d为储罐内径，m；t为壁板厚度，m；t为腐蚀深度，m；ρ为介质密度，kg/m3；g为重力加速度，n/kg。
[0100]
为了进一步提高数据拟合的准确性，在一种可能的设计中，还可以进行下述步骤306。
[0101]
步骤306、建立修正系数以对应力-腐蚀函数进行修正。
[0102]
考虑到实际的储罐放置环境，对于应力-腐蚀函数的修正可以包括对于储罐信息和壁板腐蚀信息的修正，具体地，可以包括对储罐高度的修正、储罐内径的修正和腐蚀深度的修正。经过大量的数据拟合，修正系数可以通过如下关系式获得：
[0103]
c＝ch·cd
.c
t
[0104]ch
＝1.15
×
103[0105]cd
＝17.25/d0[0106]ct
＝t/(11.76-0.02|t|)
[0107]
其中，c为修正系数；ch为高度修正系数；cd为内径修正参量，1/m；d0为参照内径，取d0＝30m；c
t
为腐蚀修正参量，m。
[0108]
相应地，修正后的储罐最大应力计算模型的函数表达式为：
[0109][0110]
其中，σ为储罐最大应力值，pa；c为修正系数；h为储罐高度，m；d为储罐内径，m；t为壁板厚度，m；t为腐蚀深度，m；ρ为介质密度，kg/m3；g为重力加速度，n/kg。
[0111]
本技术实施例获得的储罐最大应力计算模型具有良好的准确性和适应性，可以通过上述储罐最大应力计算模型计算不同腐蚀深度对应的储罐最大应力，从而简化了储罐最大应力的获取过程。在本技术实施例中，在获得储罐最大应力计算模型之后，可以将该模型存储在终端中，以便在需要计算储罐最大应力时，可以随时调用该模型。
[0112]
在本技术的一些实施例中，还可以通过采集其他的腐蚀深度数据和储罐最大应力数据对储罐最大应力计算模型进行验证，以不断更新和优化储罐最大应力计算模型。
[0113]
步骤203、根据储罐的安全系数，以及基于储罐信息、壁板腐蚀信息和储罐最大应力计算模型，计算储罐的健康状态指数。
[0114]
储罐的健康状态指数可以通过如下关系式进行计算：
[0115][0116]
其中，q为健康状态指数；σ为储罐最大应力值，pa；r
el
为屈服强度，pa；k为安全系数，通常取经验值1.2，即k＝1.2。
[0117]
步骤204、根据预设的健康状态指数与风险等级的对应关系，确定储罐的风险等级。
[0118]
在本技术实施例中，可以通过对国内外大量储罐工程的风险分析，确定大量储罐的风险系数，然后通过对健康状态指数与风险系数进行拟合，建立健康状态指数与风险系数的关系曲线。本技术实施例中所建立的健康状态指数与风险系数的关系曲线如图3中所示，其中风险系数越大，健康状态指数越大。
[0119]
结合储罐在相应风险系数下的健康状态，可以将风险系数按照0-30％、30％-80％、80％-100％划分成三个风险等级，分别对应优、中、差。因此也就得到了健康状态指数与风险等级的对应关系，将该对应关系存储在终端中。
[0120]
基于该对应关系曲线可以确定，
[0121]
当健康状态指数小于0.6283时，确定储罐的风险等级为优；
[0122]
当健康状态指数不小于0.6283且不大于0.85146时，确定储罐的风险等级为中；
[0123]
当健康状态指数大于0.85146时，确定储罐的风险等级为差。
[0124]
步骤205、基于风险等级确定储罐处理措施。
[0125]
风险等级反映了储罐的健康状态，储罐维护人员可以根据确定出的风险等级对储罐执行不同的处理措施，以消除安全隐患。
[0126]
在本技术的一些实施例中，处理措施可以包括：立即维护、重点监控和正常使用。
[0127]
当储罐的风险等级为差时，说明储罐已经出现了较为严重的腐蚀，其健康状态差，抗风险能力差，需要立即对该储罐进行维护，以确保运行安全。
[0128]
当储罐的风险等级为中时，说明储罐上已经出现了腐蚀，但是该腐蚀暂时不会影响到罐体的正常运行，仍属于可控范围内，因此需要对该储罐进行重点监控，定期维修。
[0129]
当储罐的风险等级为优时，说明储罐当前处于健康状态，可以正常使用。
[0130]
另外，维护人员还可以根据储罐的风险等级对每个储罐的检修周期做出适应性调整，例如对于风险等级为差的储罐，在当前检修周期即对其进行检修，并在下一检修周期重新评定其风险等级；对于风险等级为中的储罐，在当前周期不检修，在下一个检修周期重新评定其风险等级；对于风险等级为优的储罐，在当前检修周期和下一检修周期都不对其进行检修，在下下个检修周期重新评定其风险等级。如此便缩短了减小了检修工作量，提高了检修效率。
[0131]
示例性地，在重庆站内拥有8座1万方内浮顶罐、2座2千方拱顶罐、3座1千方拱顶罐以及若干座小容积储罐。其中g31201、g31202、g31203、g31204这4座1万方内浮顶罐，是由原来的外浮顶罐改造而成，运行周期超过10年且均出现不同程度的壁板腐蚀。下面以重庆站一万方内浮顶罐g31201为例，对本实施例提供的储罐壁板健康状态确定方法和上述公式的使用做出详细的示例：
[0132]
(1)收集和获取g31201罐的参数：内径为30m，高度约为15.5m，运行时液位高度为2～14.8m，弹性模量为210gpa，屈服强度为345mpa，罐内贮存介质为柴油，柴油的密度为830kg/m3。
[0133]
(2)勘测现场，利用超声波测厚技术检测腐蚀深度，并确定各个腐蚀点所在的储罐壁板的厚度。勘测结果如表2所示。
[0134]
表2储罐壁板腐蚀深度(mm)
[0135][0136]
通过查阅相关设计数据，第一层壁板原设计厚度为16mm。结合表2中的检测数据可知，该储罐第一层壁板发生了腐蚀且腐蚀最大深度为2.9mm。
[0137]
(3)计算修正系数和储罐最大应力值。
[0138]ch
＝1.15
×
103[0139][0140][0141]
c＝ch·cd
·ct
＝1.15
×
103×
0.575
×
1.37
×
10-3
＝0.91
[0142][0143]
(4)计算储罐的健康状态指数q。
[0144][0145]
当q＝0.873时，确定储罐对应的的风险等级为差，应当立即对该储罐进行维修。
[0146]
(5)基于金属磁记忆检测技术验证确定结果。
[0147]
使用金属磁记忆检测仪在该腐蚀位置进行金属磁记忆检测，检测结果如图4所示。
[0148]
这个金属磁记忆检测仪有多个通道，奇数和偶数通道分别代表磁场强度切向分量和法向分量。当检测经过应力集中区时，曲线会发生相应的峰值或突变等波动。其中，图4中位于上方的几条曲线代表磁场强度，位于下方的几条曲线代表磁场梯度，磁场梯度是指磁场强度曲线的斜率，而磁场梯度值是评价应力集中程度的关键指标。
[0149]
参见图4，磁场梯度在检测点附近达到峰值，说明检测点附近存在明显的应力集中区域(图中虚线框处)，经过计算得到应力集中区域的磁场梯度dh/dx值达到80(a/m)/mm，远远超过应力集中临界阈值10(a/m)/mm，因此储罐的健康状态差，与本技术实施例提供的健康状态确定方法得到的结果相一致。
[0150]
综上所述，本技术实施例提供的储罐壁板健康状态确定方法，不仅能有效判定储罐当前是否处于健康状态，还能精确判定储罐当前的风险等级，与相关技术中只给出安全临界值的方法相比，本方法可以对安全状态的储罐进一步评估，进而帮助工作人员合理预测储罐运行承载能力，从而保障储罐运行安全。同时还能减小了检修工作量，提高了检修效率。
[0151]
并且，由于本技术实施例中提供的方法中建立了修正系数，因此本方法可以适用于不同高度、不同内径、不同壁板厚度的储罐，流程操作简单，仅需测得壁板腐蚀深度，即可得到储罐当前的健康状态，大大缩短了检测周期，提高检测效率。
[0152]
如图5所示，本技术实施例还提供了一种储罐壁板健康状态确定装置100，该装置包括：
[0153]
获取模块101，用于获取储罐信息和壁板腐蚀信息，储罐信息包括材料力学参数、尺寸参数和储罐中的介质参数，壁板腐蚀信息包括每个腐蚀点的位置和腐蚀深度；
[0154]
获取模块101，还用于获取预设的储罐最大应力计算模型，储罐最大应力计算模型通过赋予储罐的有限元模型求解条件后再进行拟合处理获得，求解条件包括载荷条件和边界条件；
[0155]
计算模块102，用于根据储罐的安全系数，以及基于储罐最大应力计算模型、储罐信息和壁板腐蚀信息，计算储罐的健康状态指数；
[0156]
确定模块103，用于根据预设的健康状态指数与风险等级的对应关系，确定储罐的风险等级，健康状态等级用于确定储罐的健康状态。
[0157]
本技术实施例提供的储罐壁板健康确定装置100，通过获取模块101获取了储罐信息和储罐的壁板腐蚀信息，这些信息能够反映储罐当前的腐蚀情况；然后计算模块102基于获取到的这两个信息，以及预设的储罐最大应力计算模型和储罐的安全系数，可以计算出储罐的健康状态指数；接下来通过将储罐的健康状态指数代入到预设的状态指数与风险等级的对应关系中，可以得到该健康状态指数对应的风险等级，进而确定模块103可以根据风险等级确定储罐当前的健康状态。因此本技术实施例提供的储罐壁板健康确定装置100，考虑了储罐当前的腐蚀情况、储罐最大应力情况以及相应的安全系数，这些参数对于储罐健
康状态的判断具有较高的可参考性，因此在此基础上获得的储罐风险等级较为准确，可以有效反映储罐当前的健康状态，以及帮助工作人员合理预测储罐运行承载能力，从而保障储罐运行安全。
[0158]
在本技术实施例的一些实现方式中，获取模块101还用于获取储罐壁板的最大允许腐蚀深度t
max
，0《t
max
≤3.5mm。
[0159]
在本技术实施例的一些实现方式中，计算模块102还用于：
[0160]
利用二分法在0～t
max
之间设置n组不同的腐蚀深度，n≥8；
[0161]
基于储罐信息和壁板腐蚀信息，构建储罐的几何模型；
[0162]
采用有限元法对几何模型进行离散，并施加求解条件，以获得n组不同的腐蚀深度分别对应的储罐最大应力；
[0163]
对腐蚀深度和储罐最大应力的关系进行拟合处理，得到储罐最大应力计算模型。
[0164]
其中，计算模块102在计算最大允许腐蚀深度t
max
时，是按照以下关系式执行计算：
[0165]
t
max
＝0.35t
[0166]
其中，t为储罐壁板的厚度；
[0167]
若通过该关系式计算得到的t
max
大于3.5mm时，则t
max
＝3.5mm。
[0168]
在本技术实施例的一些实现方式中，计算模块102，还用于：
[0169]
基于n组不同的腐蚀深度及其对应的储罐最大应力进行拟合，得到应力-腐蚀函数；
[0170]
建立修正系数以对应力-腐蚀函数进行修正，得到储罐最大应力计算模型，
[0171]
其中，储罐最大应力计算模型的表达式为：
[0172][0173]
其中，σ为储罐最大应力值，pa；c为修正系数；h为储罐高度，m；d为储罐内径，取d0＝30m；t为壁板厚度，m；t为腐蚀深度，m；ρ为介质密度，kg/m3；g为重力加速度，n/kg；
[0174]
修正系数通过如下关系式获得：
[0175]
c＝ch·cd
·ct
[0176]ch
＝1.15
[0177]cd
＝17.25/d0[0178]ct
＝t/(11.76-0.02|t|)
[0179]
其中，ch为高度修正系数；cd为内径修正参量，1/m；d0为参照内径，m；c
t
为腐蚀修正参量，m。
[0180]
在本技术实施例的一些实现方式中，计算模块102，还用于：
[0181]
根据如下关系式计算储罐的健康状态指数：
[0182][0183]
其中，q为健康状态指数；σ为储罐最大应力值，pa；r
el
为屈服强度，pa；k为安全系数，取k＝1.2。
[0184]
在本技术实施例的一些实现方式中，确定模块103还用于：
[0185]
当健康状态指数小于0.6283时，确定储罐的风险等级为优；
[0186]
当健康状态指数不小于0.6283且不大于0.85146时，确定储罐的风险等级为中；
[0187]
当健康状态指数大于0.85146时，确定储罐的风险等级为差。
[0188]
在本技术实施例的一些实现方式中，确定模块103还用于：
[0189]
基于风险等级确定储罐处理措施，其中，
[0190]
当储罐的风险等级为差时，确定处理措施为立即维护所述储罐；
[0191]
当储罐的风险等级为中时，确定处理措施为重点监控所述储罐；
[0192]
当储罐的风险等级为优时，确定处理措施为正常使用所述储罐。
[0193]
综上所述，本技术实施例提供的储罐壁板健康状态确定装置，不仅能有效判定储罐当前是否处于健康状态，还能精确判定储罐当前的风险等级，与相关技术中只给出安全临界值的方法相比，本装置可以对安全状态的储罐进一步评估，进而帮助工作人员合理预测储罐运行承载能力，从而保障储罐运行安全。同时还能减小了检修工作量，提高了检修效率。
[0194]
并且，由于本技术实施例中提供的计算模块在建立储罐最大应力计算模型时该建立了修正系数，因此本装置可以适用于不同高度、不同内径、不同壁板厚度的储罐，流程操作简单，仅需测得壁板腐蚀深度，即可得到储罐当前的健康状态，大大缩短了检测周期，提高检测效率。
[0195]
在本技术中，应该理解到，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[0196]
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本技术的技术方案，并不用以限制本技术。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围。