【摘 要】在科技水平逐漸提高的形勢下，有關(guān)壓力容器的研究也在不斷地深入，然而在多種復(fù)雜因素的作用下，壓力容器的幾何參數(shù)、應(yīng)力、強度等都受到了一定的影響，不利于設(shè)備可靠性的提高，也產(chǎn)生了較大的安全隱患，對人身安全、生產(chǎn)以及國民經(jīng)濟帶來嚴(yán)重的威脅。本文將簡要地提出可靠性以及壓力容器設(shè)計的概念，并從一定的角度對壓力容器的可靠性設(shè)計理論進行深入的探究，希望切實提高壓力容器的可靠性，保障系統(tǒng)以及設(shè)備安全地運行，節(jié)約材料成本，增強經(jīng)濟效益，促進國民經(jīng)濟的健康穩(wěn)定發(fā)展，同時也為在壓力容器中應(yīng)用可靠性方法的相關(guān)研究提供一定意義上的理論參考。

【關(guān)鍵詞】可靠性；壓力容器；應(yīng)力；強度；安全系數(shù)

近年來，我國壓力容器的設(shè)計及制造的標(biāo)準(zhǔn)逐漸地嚴(yán)格，參數(shù)的確定性不斷地提高，安全系數(shù)受到了更加廣泛的關(guān)注。然而，雖然常規(guī)的設(shè)計方法安全性較高，也具有操作較為簡單的特征，然而由于對影響壓力容器可靠性的相關(guān)因素還缺乏充分考慮，在實際的生產(chǎn)過程中，極易造成較大的誤差，導(dǎo)致安全性大大降低，同時安全系數(shù)傳統(tǒng)保守，不僅會導(dǎo)致浪費材料，更不利于壓力容器安全性以及可靠性的提高，除此以外，常規(guī)的設(shè)計方法對容器的結(jié)構(gòu)形式做出了明確的規(guī)定，導(dǎo)致其他容器的載荷形式以及結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有得到全面的考慮，針對性較強而普適性較差。因此，在壓力容器設(shè)計中應(yīng)用可靠性方法已刻不容緩。

1.可靠性的定義

一個產(chǎn)品要具有可靠性，也就是說，在產(chǎn)品的使用過程中，在相關(guān)條件、時間以及環(huán)境的允許下，能夠滿足使用者的需求，其功能被最大化地發(fā)揮，并且不會產(chǎn)生故障。由此可知，產(chǎn)品可靠性與諸多條件息息相關(guān)，例如溫度、應(yīng)力、振動等，并且也與使用者對產(chǎn)品的功能需求、使用期限等密不可分。所以，可靠性的概念可以概括為：產(chǎn)品在一定期限和條件下滿足人們對規(guī)定功能的需求的能力。產(chǎn)品即用來試驗或者研究的系統(tǒng)、設(shè)備，既可以是樣品也可以是總樣；條件包含使用、貯存、維護以及環(huán)境等條件，也有對使用者的操作技術(shù)的要求；時間主要為廣義時間，不僅可以為運行時間，也可以指里程數(shù)以及循環(huán)零件的循環(huán)或者旋轉(zhuǎn)次數(shù)；功能即產(chǎn)品所擁有的技術(shù)指標(biāo)。

2.壓力容器設(shè)計概述

壓力容器設(shè)計對壓力容器的運行狀況具有深刻的影響，間接的作用于人們的生命財產(chǎn)安全，因此，對壓力容器的設(shè)計研究應(yīng)該更加關(guān)注、重視并且投入更多的精力。隨著歷史的發(fā)展和科技的不斷進步，壓力容器產(chǎn)生了新的發(fā)展趨勢，呈現(xiàn)出以下特征：體型逐漸地大型化，其參數(shù)有了很大的提高，在材料的選用方面強度更加大。多種設(shè)計準(zhǔn)則也逐漸地取代了傳統(tǒng)的設(shè)計思想，對彈性失效的考慮更加充分和全面。

對于壓力容器的生產(chǎn)而言，設(shè)計不僅是首要也是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，設(shè)計品質(zhì)的高低對容器質(zhì)量的好壞有著很大的影響。在設(shè)計壓力容器時，要以工藝設(shè)計條件為基礎(chǔ)，并且嚴(yán)格貫徹落實相關(guān)的規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范化設(shè)計流程，同時要重視安全，選用材料時要科學(xué)合理以及經(jīng)濟，對多種因素進行綜合性的分析，另外，要全面考慮容器的密封、強度以及結(jié)構(gòu)來進行設(shè)計。

壓力容器設(shè)計要兼顧經(jīng)濟性以及安全性，要將這兩種要求進行綜合來考慮。設(shè)計要將安全作為前提，要以經(jīng)濟作為基本目標(biāo)，在安全得以保障后再對經(jīng)濟進行考慮?？梢詮墓?jié)約材料成本，在制造以及安裝維修的過程中節(jié)約不必要的資金消耗來著手，提高設(shè)計的經(jīng)濟性。

當(dāng)前可選用較多的方法來設(shè)計化工壓力容器?？煽啃栽O(shè)計法、分析設(shè)計法以及常規(guī)設(shè)計法是目前比較普遍和廣泛應(yīng)用的，另外，還有計算機輔助設(shè)計法以及優(yōu)化設(shè)計法等方法。

3.壓力容器的可靠性設(shè)計理論

在可靠度下，在危險斷面上，確保最大的應(yīng)力不超過最小的強度，是設(shè)計壓力容器所要達到的基本目標(biāo)。若沒有達到可靠度相關(guān)要求，容器將會在很大程度上失去其本身的效用，就無法滿足人們對容器的基本需求。強度以及應(yīng)力具有不確定性，是一種具有分布規(guī)律的隨機變量。通過強度以及應(yīng)力的模型和分布狀態(tài)的分析，可以進行壓力容器的可靠性設(shè)計。通過對模型理論以及給定的具有正態(tài)分布規(guī)律的壓力容器的應(yīng)力以及強度的分析，我們能夠求出壓力容器的可靠度，公式中的可靠度系數(shù)對應(yīng)著可靠度?？煽慷认禂?shù)受應(yīng)力均值、強度均值、強度標(biāo)準(zhǔn)差、應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)差、強度變異系數(shù)以及應(yīng)力變異系數(shù)的影響，一旦其中的某一因素發(fā)生變化可靠度系數(shù)也會隨之發(fā)生改變，這里就不對可靠度系數(shù)以及其影響因素進行過多的分析。

可以通過隨機安全系數(shù)以及概率安全系數(shù)等方法來計算可靠性安全系數(shù)。在壓力容器設(shè)計過程中，均值安全系數(shù)可以由強度均值比實際應(yīng)力均值來得到，將均值安全系數(shù)代入到可靠度系數(shù)公式當(dāng)中可以得知，應(yīng)力以及強度的變異系數(shù)和可靠度都能對安全系數(shù)造成影響。所以要得出安全系數(shù)，就要先求得應(yīng)力以及強度的變異系數(shù)。因為一般情況下，都會給出強度的標(biāo)準(zhǔn)差和均值，所以要求出應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)差及均值。對此，可以先利用應(yīng)力計算公式求出壓力容器的筒體最大應(yīng)力。然后在基本函數(shù)法的運用下，求出應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)差及均值。

4.總結(jié)

總而言之，常規(guī)的設(shè)計方法由于主觀隨意性較強，安全系數(shù)的可信度較低。在壓力容器設(shè)計中應(yīng)用可靠性設(shè)計，不僅可以克服常規(guī)設(shè)計方法的弊端，還能提高容器的可靠性，保障容器的經(jīng)濟性以及安全性，因此需要大力地普及。然而在目前，在壓力容器的可靠性設(shè)計中，我國積累的所需的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的相關(guān)資料還不豐富和完備，因此需要投入更大的力度進行系統(tǒng)的管理和充實，同時在壓力容器的設(shè)計中也要不斷的積累經(jīng)驗和方法，對可靠性方法進行更加深入的研究和完善。 [科]

【參考文獻】

[1]黃心明.壓力容器設(shè)計中可靠性方法的應(yīng)用探討[J].廣東科技，2014，（10）：186-186，188.

[2]陳伯紅.鋼鐵材料的強度可靠性分析在壓力容器檢驗中的應(yīng)用[J].中國科技縱橫，2013，（21）：208-209.

[3]王艷，王艷.基于可靠性理論的壓力容器設(shè)計方法及其應(yīng)用研究[J].科技信息，2010，（35）：952-975.