[发明专利]一种含纵向内裂纹缺陷压力容器裂纹扩展情况监测系统

说明书

本发明属于压力容器安全分析技术领域，公开了一种含纵向内裂纹缺陷压力容器裂纹扩展情况监测系统，包括：传感器单元以及运算单元；传感器单元与运算单元相连，向运算单元发送监测到的信息；运算单元包括：应变值计算模块，与传感器单元相连，获取传感器单元的检测的容器外表面的数据并依其计算对应应变值；深度计算模块，与应变值计算模块相连，获取应变值并依其计算容器内部裂纹深度；应力强度因子计算模块，与深度计算模块相连，获取裂纹深度值并依其计算裂纹尖端处应力强度因子值；判断模块，与应力强度因子计算模块相连，获取裂纹尖端应力强度因子并与该压力容器材料的断裂韧性值比较；其中，判断模块输出的比较结果表征裂纹的状态，指示是否适合继续服役。本发明通过合理化的检测计算得到裂纹的扩展状态，判断其安全服役情况，可靠性高。

技术领域

本发明涉及压力容器安全分析技术领域，特别涉及一种含纵向内裂纹缺陷压力容器裂纹扩展情况监测系统。

背景技术

压力容器是具有爆炸危险的特种承压设备，它盛装的介质往往具有高温、高压和易燃、易爆性质，一旦发生泄漏或爆炸，往往导致灾难性事故发生，使人民生命财产遭受巨大损失，并直接影响社会安定。

对于处于高温高压及腐蚀环境中的压力容器，很多工程材料不可避免地会在服役期间产生裂纹，这些裂纹的扩展可能会导致严重的安全事故。现代材料科学及断裂力学的发展已证实：含有一定缺陷的材料仍然具有一定的工作能力，只要了解裂纹的扩展情况及其相应的断裂力学参量并将其与材料断裂韧性进行比较就能对含裂纹型缺陷结构的安全性进行判断。

裂纹型缺陷对压力容器的安全性威胁最大,目前工厂在停车检修时虽然能检测到缺陷的存在，但是在容器工作时不能每时每刻都了解缺陷的扩展状态，检测评定操作复杂；另外，在了解了缺陷的状态以后对缺陷进行评判也有较大的困难，可靠性低。

发明内容

本发明提供一种含纵向内裂纹缺陷压力容器裂纹扩展情况监测系统，解决现有技术中含裂纹的压力容器中的裂纹的监控和评定操作复杂，评定可靠性低的技术问题，达到了提升裂纹监测效率和可靠性的技术效果。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种含纵向内裂纹缺陷压力容器裂纹扩展情况监测系统，包括：传感器单元以及运算单元；所述传感器单元与所述运算单元相连，向所述运算单元发送监测到的信息；

所述运算单元包括：

应变值计算模块，与所述传感器单元相连，获取所述传感器单元的检测数据并依其计算对应应变值；

深度计算模块，与应变值计算模块相连，获取应变值并依其计算容器内部裂纹深度；

应力强度因子计算模块，与所述深度计算模块相连，获取所述裂纹深度值并依其计算裂纹尖端处应力强度因子值；

判断模块，与所述应力强度因子计算模块相连，获取所述裂纹尖端应力强度因子并与该压力容器材料的断裂韧性值比较；

其中，所述判断模块输出的比较结果表征裂纹的状态，指示是否适合继续服役。

进一步地，所述应力强度因子计算模块中设置所述应变值与所述应力强度因子为数组对应关系，一组所述应变值对应一个所述应力强度因子。

进一步地，所述应力强度因子计算模块中设置所述应变值与所述应力强度因子以及裂纹扩展情况为数组对应关系，一组所述应变值对应一个所述应力强度因子以及一个裂纹扩展情况。

进一步地，所述传感器单元包括：应变传感器以及与之相连的模数转换器；

所述应变传感器设置在所述含纵向内裂纹缺陷的压力容器上，监测裂纹状态并将监测信息通过所述模数转换器转换成数字信号发送给所述应变值计算模块。

进一步地，所述应变传感器采用光纤光栅应变式传感器。