5.2. Алгоритм экспертизы поврежденности прямых труб и гибов
5.2. Алгоритм экспертизы поврежденности прямых труб и гибов 
Экспертиза базируется на результатах периодического контроля элементов паропроводов и расчетных оценках их состояния. Исходными данными для проведения экспертизы являются паспортные характеристики оборудования и результаты соответствующих видов контроля, которые заносятся в базы данных системы по мере их получения.
Для единообразного представления и соразмерности результатов наиболее существенных видов контроля и расчетов используются понятия КО и КД. Общее описание КО и связанных с ними величин приведено в таблице 26; КД задается в процентах от 0 до 100 и для каждого вида контроля или расчета характеризует достоверность определяемого с его помощью КО. Для менее существенных видов контроля используется прибавка к КО (ДЕЛЬТА КО).
Таблица 26
ХАРАКТЕРИСТИКИ КО ПРЯМЫХ ТРУБ
И ГИБОВ ИЗ СТАЛЕЙ 12Х1МФ И 15Х1М1Ф
┌───┬───────────────────────┬─────────────┬──────────────────────┐ │ КО│ Характеристика КО │ Доля │ Максимальная │ │ │ │ исчерпания │ продолжительность │ │ │ │ресурса, бета│ эксплуатации до │ │ │ │ │последующего контроля,│ │ │ │ │ ч │ ├───┼───────────────────────┼─────────────┼──────────────────────┤ │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ ├───┼───────────────────────┼─────────────┼──────────────────────┤ │1 │Безопасная ситуация │0,00 - 0,15 │100000 │ ├───┼───────────────────────┼─────────────┼──────────────────────┤ │2 │Незначительное ухудше- │0,15 - 0,30 │100000 │ │ │ние безопасной ситуации│ │ │ ├───┼───────────────────────┼─────────────┼──────────────────────┤ │3 │Слабоопасная ситуация │0,30 - 0,45 │80000 │ ├───┼───────────────────────┼─────────────┼──────────────────────┤ │4.1│Ситуация повышенной │0,40 - 0,55 │50000 │ │4.2│опасности │0,55 - 0,65 │35000 │ ├───┼───────────────────────┼─────────────┼──────────────────────┤ │5.1│Весьма опасная │0,65 - 0,70 │30000 │ │5.2│ситуация │0,70 - 0,75 │25000 │ │5.3│ │0,75 - 0,80 │20000 │ │5.4│ │0,80 - 0,85 │15000 │ ├───┼───────────────────────┼─────────────┼──────────────────────┤ │6.1│Значительный риск │0,85 - 0,90 │10000 │ │6.2│ │0,90 - 0,95 │5000 │ ├───┼───────────────────────┼─────────────┼──────────────────────┤ │7.1│Возможность катастро- │0,95 - 0,97 │3000 │ │7.2│фической аварии │0,97 - 1,00 │Немедленная замена │ │ │(разрыв паропровода) │ │ │ └───┴───────────────────────┴─────────────┴──────────────────────┘
Расчетный остаточный ресурс тау (ч) определяется по
ост
формуле:
тау = min (тау , тау ),
ост ост 1 ост 2
где:
тау = тау (1 / бета - 1) х 0,8;
ост 1 н
тау = тау (1 - бета) х 0,8
ост 2 п
(здесь тау - наработка, ч,
н
тау - парковый ресурс, ч;
п
бета - доля исчерпания ресурса, определяемая как
средняя величина из соответствующей строки графы 3 таблицы 26).
Продолжительность эксплуатации до очередного контроля (ч)
определяется как минимальная из величины, указанной в графе 4
таблицы 26, и половины расчетного остаточного ресурса. Время до
замены прямой трубы или гиба (в годах) тау определяется по
зам
формуле:
тау = тау / 5000.
зам ост
Связь между результатами контроля или расчетов и соответствующим значением КО определяется системой правил, которые приведены ниже. Правило - элементарный алгоритм, в результате исполнения которого вычисляются значения КО или ДЕЛЬТА КО и КД (коэффициент достоверности). Вычисление результирующих КО и КД выполняется с помощью специального алгоритма (свертки). Значение КД, полученное при свертке, характеризует меру недостоверности и(или) неполноты данных, используемых при проведении экспертизы.
По результатам свертки КО и КД определяются собственно результаты экспертизы элемента:
- характеристика КО;
- доля исчерпания ресурса;
- продолжительность эксплуатации до последующего контроля;
- объем последующего контроля;
- время до возможной замены прямой трубы или гиба.
5.2.1. Система правил для экспертизы прямых труб и гибов
5.2.1.1. Для следующих видов неразрушающего контроля: ВК, УЗК, ВТК, ДАО, ЦД, МПД выявлены:
- допустимые дефекты: ДЕЛЬТА КО = 0,3;
- недопустимые дефекты: КО = 7,2; КД = 99%.
5.2.1.2. Овальность поперечного сечения гиба альфа, %:
0,5 <= альфа < 1,0 ДЕЛЬТА КО = 1;
альфа < 0,5 ДЕЛЬТА КО = 3.
5.2.1.3. Остаточная деформация (Е) прямой трубы или прямого
участка гиба:
0,4 < Е <= 0,6 ДЕЛЬТА КО = 2;
0,6 < Е <= 0,8 ДЕЛЬТА КО = 4;
Е > 0,8 КО = 7,2.
Примечание. Значение ДЕЛЬТА КО, определенное в пунктах 5.2.1.2 и 5.2.1.3, уменьшается вдвое, если контроль микроструктуры выполнен одновременно или позднее соответствующего контроля (овальности или остаточной деформации).
5.2.1.4. Микроповрежденность металла (таблица 27), оценка с помощью микрообразцов или реплик: КО = КПМ, при отсутствии данных ДЕЛЬТА КО = 0,7.
Таблица 27
ЗНАЧЕНИЯ КД ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ КО
ПОВРЕЖДЕННОСТИ МИКРОСТРУКТУРЫ
┌─────┬───┬───┬───┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬───┬───┬───┬────┐ │КО │1 │2 │3 │4.1 │4.2 │5.1 │5.2 │5.3 │5.4 │6.1│6.2│7.1│7.2 │ ├─────┼───┼───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼───┼───┼───┼────┤ │КД, %│50 │50 │50 │60 │60 │70 │70 │70 │70 │95 │95 │99 │99 │ └─────┴───┴───┴───┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴───┴───┴───┴────┘
5.2.1.5. Расчетный коэффициент запаса прочности N
зп
определяется с использованием соответствующих методик. Исходными
данными для расчета являются:
- геометрические размеры прямой трубы или гиба, измеренные при последнем эксплуатационном контроле (при их отсутствии берутся паспортные данные);
- механические свойства материала элемента;
- параметры рабочей среды;
- характеристика микроструктуры металла элемента.
Категория опасности по вычисленным значениям N определяется
зп
следующим образом:
N > 1,70 КО = 1
зп
1,70 >= N > 1,60 КО = 2
зп
1,65 >= N > 1,60 КО = 3
зп
1,60 >= N > 1,55 КО = 4.1
зп
1,55 >= N > 1,45 КО = 4.2
зп
1,45 >= N > 1,30 КО = 5.1
зп
1,30 >= N > 1,20 КО = 5.2
зп
1,20 >= N > 1,10 КО = 5.3
зп
1,10 >= N > 1,05 КО = 5.4
зп
1,05 >= N > 1,00 КО = 6.1
зп
1,00 >= N > 0,98 КО = 6.2
зп
0,98 >= N > 0,97 КО = 7.1
зп
0,97 > N КО = 7.2
зп
При недостаточности данных ДЕЛЬТА КО = 0,7.
Коэффициент N нормирован относительно значения 1,25 для
зп
единообразного представления в действующих НД.
В таблице 28 представлены значения КД по РД 10-249-98 [10] и РТМ 108.031.112-80 [11].
Таблица 28
КД (%) ДЛЯ ДВУХ МЕТОДИК РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ
┌──────────┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬────┬────┬───┬───┐ │ N │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │ 7 │ 8 │ 9 │ 10 │ 11 │ 12│ 13│ ├──────────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼────┼────┼───┼───┤ │КО │1 │2 │3 │4.1│4.2│5.1│5.2│5.3│5.4│6.1 │6.2 │7.1│7.2│ ├──────────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼────┼────┼───┼───┤ │КД по [10]│30 │30 │30 │40 │40 │50 │50 │50 │50 │80 │80 │80 │80 │ ├──────────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼────┼────┼───┼───┤ │КД по [11]│20 │20 │20 │30 │30 │40 │40 │40 │40 │50 │50 │50 │50 │ └──────────┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴────┴────┴───┴───┘
5.2.2. Алгоритм свертки
Результаты экспертизы прямой трубы или гиба по изложенной системе правил представляются в виде совокупности пар: КО и КД, по одной паре на каждое правило; КД при этом задается не в процентах, а в относительных величинах от 0 до 1. Кроме этого, отдельные правила дают не значение КО, а прибавку к нему (ДЕЛЬТА КО), которая после свертки добавляется к результирующему КО. При выполнении вычислений в свертке используются не обозначения КО, которые приведены выше (например, 4.2, 5.4 и т.д.), а их числовые эквиваленты в соответствии с таблицей 29.
Таблица 29
СВЯЗЬ МЕЖДУ ОБОЗНАЧЕНИЕМ И ЧИСЛОВЫМ ЗНАЧЕНИЕМ КО
┌────────────┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐ │Обозначения │1 │2 │3 │4.1│4.2│5.1│5.2│5.3│5.4│6.1│6.2│7.1│7.2│ │КО │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ├────────────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤ │Числовые │1 │2 │3 │4 │5 │6 │7 │8 │9 │10 │11 │12 │13 │ │значения КО │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └────────────┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
Алгоритм свертки сконструирован таким образом, чтобы в результате его работы выполнялись следующие очевидные принципы:
- при расхождении КО, полученных по различным правилам, результирующее значение КД уменьшается, а при совпадении - увеличивается;
- влияние правила на результирующее значение КО тем больше, чем больше его КД;
- неполнота или давность выполнения контроля снижает окончательное значение КД.
Числовые коэффициенты, определяющие количественную реализацию указанных принципов, подбирались эмпирически, из результатов выполнения экспертизы для большого числа элементов паропроводов.
5.2.2.1. Результаты вычислений по правилам экспертизы
группируются следующим образом для каждого КО :
i
КО - КД , КД ,..., КД ,
i i1 i2 im
где:
m - количество правил, для которых КО = КО ,
i
КД , КД ,..., КД - расположены по убыванию.
i1 i2 im
Суммарное значение КД , соответствующее КО ,
сум i i
вычисляется по рекурсивной формуле:
(i) (i-1) (i-1)
КД = КД + альфа (l - КД ) х КД ,
сум i сум i сум i li
где:
l меняется от 2 до m;
альфа = 0,70;
(m)
КД = КД .
сум i сум i
5.2.2.2. Результирующее значение КО определяется по
рез
формуле:
k
SUM КО х КД
i i сум i
КО = -----------------,
рез k
SUM КД
сум i
где:
k = 3. Результат округляется до целого.
5.2.2.3. Результирующее значение КД определяется по
рез
формуле:
бета х КД
l сум i
КД = КД х П [-----------------] ,
рез сум i l + |КО - КО |
рез i
где:
КД - величины, определенные в пункте 5.2.2.1;
сум i
КД - максимальное из этих значений; бета = 0,25.
сум
5.2.2.4. Вычисление окончательного значения КО осуществляется
следующим образом: к вычисленному в пункте 5.2.2.2 значению
КО прибавляются значения ДЕЛЬТА КО, определенные
рез
соответствующими правилами. Кроме этого, значение КО не
может быть ниже, чем определенное из правила для КПМ (см.
отн
пункт 5.2.1.4) и из относительной наработки тау :
н
отн
тау = тау / тау ,
н н р
0,75 < тау <= 0,85 КО >= 3;
н
0,85 < тау <= 0,95 КО >= 4;
н
0,95 < тау КО >= 6.
н
После этого осуществляется переход от числовых значений
КО к их обозначениям в соответствии с таблицей 29.
оконч
5.2.2.5. Окончательное значение КД вычисляется с учетом полноты и даты проведения последнего эксплуатационного контроля по формуле:
КД = КД f f f ,
оконч рез 1 2 3
где поправочные коэффициенты f , f , f определяются по
1 2 3
таблице 30.
Таблица 30
ПОПРАВОЧНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ
┌─────────────────────┬──────────────────────────────────────────┐ │ Вид контроля │Наработка с момента последнего контроля, ч│ │ ├─────────┬──────────┬──────────┬──────────┤ │ │0 - 5000 │5000 - │15000 - │ > 30000 │ │ │ │15000 │30000 │ │ ├─────────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼──────────┤ │f - поврежденность │1,0 │0,7 │0,5 │0,3 │ │ 1 │ │ │ │ │ │микроструктуры │ │ │ │ │ ├─────────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼──────────┤ │f - овальность <*> │1,0 │0,9 │0,8 │0,7 │ │ 2 │ │ │ │ │ ├─────────────────────┼─────────┼──────────┼──────────┼──────────┤ │f - остаточная │1,0 │0,9 │0,8 │0,7 │ │ 3 │ │ │ │ │ │деформация │ │ │ │ │ └─────────────────────┴─────────┴──────────┴──────────┴──────────┘
--------------------------------
<*> Только для гибов.
