壓力容器的使用范圍越來越廣泛，它的安全問題特別值得重視。要預(yù)防壓力容器事故的發(fā)生，就要研究壓力容器的各種破壞機(jī)理以及防止產(chǎn)生破壞的措施和方法，需摸索壓力容器的安全運(yùn)行規(guī)律，并通過生產(chǎn)實(shí)踐與科學(xué)試驗(yàn)來完成。本文引進(jìn)一個新的理論：模糊理論，即將模糊數(shù)學(xué)的模糊綜合評判的方法應(yīng)用于壓力容器的安全評定中。本文在確定模糊語言變量隸屬度函數(shù)，提出各因素對失效貢獻(xiàn)大小的對應(yīng)定量關(guān)系以及應(yīng)用層次分析法確定權(quán)重等問題上進(jìn)行分析，建立合理壓力容器安全評定模型。
1 模糊綜合評判法簡介
模糊數(shù)學(xué)揭示的是客觀事物之間差異的中介過渡性引起的劃分上的一種不確定性。它定義的具有描述事物漸變過渡能力的隸屬度函數(shù)，模糊綜合評判法作為模糊數(shù)學(xué)領(lǐng)域中的一個重要數(shù)學(xué)方法也正為人們所廣泛認(rèn)識和利用。在需要對復(fù)雜事物和系統(tǒng)作出綜合評判時，模糊綜合評判法無疑起到了古典綜合評判法所不能比擬的效果。本研究就是以該方法作為基本的數(shù)學(xué)模型用以處理壓力容器的安全評定及檢驗(yàn)評級等問題。綜合評判，是指對多因素所影響的事物或現(xiàn)象進(jìn)行的評價，若這種評價過程涉及模糊因素，便是模糊綜合評價，又稱模糊綜合評判。模糊綜合評判主要分為兩步:第一步先按每個因素單獨(dú)評判；第二步再按所有因素綜合評判。對于評判指標(biāo)處理方法[3]，一般有最大隸屬度法，加權(quán)平均法，模糊分布法三種。隸屬函數(shù)的確定一般有如下幾種方法:模糊統(tǒng)計(jì)法；模糊分布法；Delphi法；成熟指標(biāo)法；相對選擇法等。無論用何種方法確定出的隸屬度函數(shù)都應(yīng)通過實(shí)踐檢驗(yàn)，利用信息反饋，不斷進(jìn)行調(diào)整，使隸屬函數(shù)的形成成為一種學(xué)習(xí)的過程，以求達(dá)到相對穩(wěn)定的狀態(tài)。
2 模糊綜合評判在壓力容器安全評定應(yīng)用分析
在用壓力容器經(jīng)過檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了某些缺陷，要對這些缺陷作出既安全，又經(jīng)濟(jì)合理的處理是不容易的。本文考慮把模糊理論引入到在用壓力容器的安全狀況定級中，以在壓力容器安全評定中所提出的評定思路作為基礎(chǔ)，將其擴(kuò)展到在役壓力容器安全狀況評級方面，提出了一套在役壓力容器安全狀況等級模糊評定法。根據(jù)在用壓力容器的實(shí)際情況，全面分析了規(guī)定中有關(guān)安全狀況等級評定的規(guī)定，制定出在用壓力容器安全狀況等級模糊評定法的因素。U1:材質(zhì)問題，包含影響子因素為，U11用材與原設(shè)計(jì)符合程度，U12材質(zhì)明確程度，U13材質(zhì)劣化程度u2：結(jié)構(gòu)問題，包含子因素為，U21封頭型式，U22筒體與封頭連接方式，U23開孔與補(bǔ)強(qiáng)，U24焊縫布置，U25支座選擇布置，U26排污口。U3：缺陷問題，包含子因素為，U31裂紋，U32腐蝕，U33其他表面缺陷，U34鼓包變形。本文對壓力容器安全評估的方法步驟是:①建立影響壓力容器安全性的因素集；②建立本評判方法的評價集；③確定各因素對容器失效貢獻(xiàn)的大小的對應(yīng)定量關(guān)系，得到因素與貢獻(xiàn)大小的對應(yīng)關(guān)系庫；④依據(jù)實(shí)際情況，并參考專家意見，應(yīng)用層次分析法定出各個影響因素的權(quán)重，確定出權(quán)重集；⑤進(jìn)行模糊綜合評定。在本評級方法的研究中，評價集仍然分為五級，并采用模糊語言變量的隸屬函數(shù)。但對于在用壓力容器安全狀況評級問題，有可能它的某些因素(缺陷)是不存在的或是合格的，這樣的因素對評級不產(chǎn)生影響。因此，對于這樣的因素認(rèn)為它對評級的影響是無，也就是說如果得到某因素對評級影響的對應(yīng)定量關(guān)系是無，那么可以認(rèn)為該因素對各評價指標(biāo)的隸屬度均為零。由于隸屬度概念比較抽象，而且靈活性比較大，如果讓專家直接確定，他們既難以理解這一抽象的概念又很難給出確定的數(shù)字，從而難以得到評判矩陣。考慮避開隸屬度這樣的模糊概念，引入各因素對失效貢，確定各因素對失效的貢獻(xiàn)大小在評定過程中，評定人員可以根據(jù)所提供的因素對失效貢獻(xiàn)大小的對應(yīng)定量關(guān)系，確定各因素的貢獻(xiàn)大小，再根據(jù)給出的對應(yīng)關(guān)系得到模糊綜合評判矩陣R，從而解決了對于壓力容器模糊評定過程中，各因素對評價集的隸屬度難以確定的問題。確定各本方法中的權(quán)重確定問題也采用層次分析法進(jìn)行處理，即讓各位專家根據(jù)上述危害程度定量關(guān)系表中給出的判斷矩陣標(biāo)度，對各因素進(jìn)行兩兩比較。綜合分析他們的意見，得出各判斷矩陣，進(jìn)而求出各因素的權(quán)重。對于在用的壓力容器，根據(jù)對其檢驗(yàn)的結(jié)果，得到各因素對容器危害程度的大小的對應(yīng)定量關(guān)系，并從表中選出與之對應(yīng)的隸屬函數(shù)，然后按照壓力容器模糊綜合安全評定法的思路，先進(jìn)行一級模糊綜合評判，再進(jìn)行二級模糊綜合評判。對于評價的結(jié)果B，按照最大隸屬度原則處理得到要評容器的等級。為了證明本文所提出的在用壓力容器安全狀況等級模糊評定法的可行性和準(zhǔn)確性。我們選取了已經(jīng)通過檢驗(yàn)并進(jìn)行了評級的幾個壓力容器，根據(jù)其檢驗(yàn)報(bào)告所給出的資料，運(yùn)用本方法進(jìn)行驗(yàn)證。由于評級中的計(jì)算過程與安全評定相似，因此這里對實(shí)例的評級只給出結(jié)果矩陣和評級出的等級。對于某機(jī)車車輛廠的儲風(fēng)罐II，其主要缺陷為用材與原設(shè)計(jì)不符合，所用材質(zhì)不符合使用要求:分散性腐蝕中晶間腐蝕程度為輕微；材質(zhì)劣化嚴(yán)重；焊縫錯邊量和棱角度程度為嚴(yán)重超標(biāo)，但無較嚴(yán)重缺陷，通過上述方法得到評定結(jié)果矩陣為：B=(0，0.0398，0.1277，0.2139，0.2505)。根據(jù)最大隸屬度原則，該容器的安全等級為5級，這與鍋檢所檢驗(yàn)報(bào)告的評級結(jié)果一致。
3 結(jié)語
壓力容器的兩個根本問題是安全性與經(jīng)濟(jì)性。隨著社會的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對各種壓力容器的設(shè)計(jì)制造，在役安全檢查都提出了更高的要求。按斷裂力學(xué)方法進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)的缺陷評定也日趨廣泛。為了提高評定的可靠性，一些新的方法技術(shù)正在研究和已在評定過程中應(yīng)用。隨著模糊數(shù)學(xué)的興起和不斷完善，人們越來越認(rèn)識到工程實(shí)際中存在著大量的不確定因素，并開始嘗試運(yùn)用模糊理論處理工程實(shí)際問題，開展模糊理論在結(jié)構(gòu)安全性評定中的應(yīng)用研究。本文結(jié)合以往模糊數(shù)學(xué)在壓力容器安全評定中的應(yīng)用研究，針對因素集、隸屬度函數(shù)的確定、評判矩陣形成以及權(quán)重確定等方面的問題作了一定的研究工作，形成了一套較為完備的模糊安全評定方法和評定體系。并將這一模糊評定思路引入到在用壓力容器安全狀況定級中。