黃勝

摘 要：對(duì)于壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)是壓力容器設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)之一，在一般情況下，科研人員對(duì)于壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)主要是通過(guò)先建立模型，接著才讓其套用至現(xiàn)實(shí)生活的生產(chǎn)當(dāng)中去。但是這樣隨意簡(jiǎn)單的可靠性設(shè)計(jì)在實(shí)際生活中往往不具備普遍性和實(shí)用性，壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性的設(shè)計(jì)往往需要密切依據(jù)容器的實(shí)際狀況來(lái)進(jìn)行特殊性的設(shè)計(jì)，而不能一律地套用。隨著壓力容器在人們生活中的使用日益廣泛，人們對(duì)于其可靠性的要求也越來(lái)越高，因此，對(duì)于壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)已經(jīng)成為目前我國(guó)相關(guān)科研人員研究的重點(diǎn)課題之一。

關(guān)鍵詞：壓力容器；機(jī)械強(qiáng)度；可靠性設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.040

在壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性的設(shè)計(jì)當(dāng)中，壓力容器的大小是其設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)參考的數(shù)據(jù)，科研人員需要充分考慮不同壓力容器的實(shí)際情況的不同，然后再對(duì)其可靠性進(jìn)行符合其自身的設(shè)計(jì)，因此，壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性主要?jiǎng)澐譃樵O(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、保養(yǎng)四大主要步驟。壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，本文將主要針對(duì)其機(jī)械強(qiáng)度、可靠性的概述進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，并通過(guò)利用假設(shè)方法建立模型討論壓力容器機(jī)械強(qiáng)度的可靠性。

1 理論方法

1.1 可靠性設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)

按照國(guó)家目前的標(biāo)準(zhǔn)，壓力容器的大小設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮其筒體的計(jì)算厚度和實(shí)際厚度的附加值兩大重要數(shù)據(jù)。實(shí)際厚度的附加值主要是指材料的實(shí)際厚度誤差以及筒體的腐蝕裕量，其中，材料實(shí)際厚度的誤差主要是以材料標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的誤差范圍來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算的，而筒體的腐蝕裕量主要是指壓力容器所盛放的物體對(duì)于其材料腐蝕速率的影響以及預(yù)期使用壽命的平均值計(jì)算等。通過(guò)多次的實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)絕大部分壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)過(guò)程中，筒體材料使用壽命的計(jì)算中，彈性失效的中徑公式的使用都假設(shè)為在極限情況下，接著便計(jì)算該極限情況下壓力容器筒體的預(yù)期使用壽命，在其計(jì)算中并未考慮到壓力容器筒體的腐蝕裕量，因此，在我國(guó)很多相關(guān)性的學(xué)術(shù)研究中壓力容器筒體使用壽命的計(jì)算往往只根據(jù)壓力容器以及其機(jī)械強(qiáng)度的可靠性。

1.2 可靠性設(shè)計(jì)的步驟

在一般情況下，壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度的可靠性設(shè)計(jì)主要?jiǎng)澐殖蔀榱笾饕襟E，第一步，計(jì)算壓力容器的強(qiáng)度系數(shù)以及其可靠度；第二步，按照計(jì)算公式得出壓力容器的故障概率F=I=R；第三步，利用前一個(gè)步驟得出的故障概率計(jì)算壓力容器的可靠度；第四，計(jì)算生產(chǎn)材料的所能承受負(fù)載的強(qiáng)度；第五，利用之前計(jì)算的可靠度并通過(guò)公式得出壓力容器的應(yīng)力均值；最后，利用各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果和測(cè)量數(shù)據(jù)確定壓力容器的預(yù)算厚度。

2 可靠性的簡(jiǎn)述

2.1 可靠性的定義

壓力容器的可靠性主要是指在特定情況下，其使用功能不僅能夠滿足消費(fèi)顧客的使用要求，并且在壓力容器的使用過(guò)程中不出現(xiàn)任何故障的性質(zhì)。與壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性密切相關(guān)的因素主要有溫度、使用環(huán)境、應(yīng)力以及消費(fèi)者的使用要求等。壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性與壓力容器的使用時(shí)間息息相關(guān)，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，壓力容器的可靠性也在不停地隨之降低，因此，可靠性的存在使人們對(duì)于壓力容器有了使用壽命的概念。

2.2 可靠性研究的實(shí)際意義

無(wú)論是日常用品還是電子產(chǎn)品，可靠性的研究對(duì)于其使用來(lái)說(shuō)都十分重要，尤其是一些比較重要的產(chǎn)品，例如航空零件、武器裝備、電子產(chǎn)品等，其可靠性與一個(gè)國(guó)家的實(shí)力水平密切相關(guān)。隨著生活質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，顧客對(duì)于壓力容器的可靠性開(kāi)始提出了更加嚴(yán)格的要求，并且，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，壓力容器的可靠性也有了很大的提升，由于產(chǎn)品的可靠性在個(gè)人生活和國(guó)家實(shí)力的體現(xiàn)上都著及其重要的作用，因此，產(chǎn)品可靠性的研究便有著其無(wú)可替代的特殊意義。

3 壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)的基本方法

3.1 重視極限情況的存在

壓力容器在使用的過(guò)程中，其筒體的厚度會(huì)產(chǎn)生比較大的變化，與此同時(shí)，筒體在應(yīng)力的作用下，也在隨之發(fā)生變化，因此，在壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要充分考慮筒體所盛放的介質(zhì)對(duì)于筒體腐蝕速率的作用，相關(guān)科研人員需要利用公式計(jì)算壓力容器在使用過(guò)程中筒體的實(shí)際厚度，與此同時(shí)，壓力容器的筒體在受到應(yīng)力的情況下，可靠性受到破壞的情況有兩種，一種是壓力容器的筒體發(fā)生了屈服失效的情況，第二種情況是壓力容器的筒體產(chǎn)生了斷裂。因此，科研人員需要分析壓力容器在極限情況下發(fā)生的失效，在最大程度提升壓力容器的抗壓值，提高其可靠性。

3.2 精確壓力容器筒體的厚度計(jì)算

在上個(gè)世紀(jì)50年代，科研人員在研究路合金的強(qiáng)度時(shí)，證明了實(shí)際條件下材料的腐蝕深度的分布，后來(lái)，隨著研究范圍的不斷擴(kuò)展，關(guān)于實(shí)際情況下材料腐蝕深度研究的成果也越來(lái)越顯著。因此，對(duì)于壓力容器筒體腐蝕裕量的完全可以計(jì)算，并可以計(jì)算出壓力容器筒體的最初厚度。根據(jù)蒙特卡羅的模擬方法可知，若壓力容器筒體的厚度為23毫米，則十年之后，壓力容器的可靠性為0.9的五次方。因此，通過(guò)大量的實(shí)踐分析證明，壓力容器筒體的厚度會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而發(fā)生變化，但是需要保證的是，在壓力容器的使用年限中，其可靠性必須大于0.9的五次方。

3.3 受壓材料的合理使用

受壓材料的使用對(duì)于壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性具有極其重要的影響，受壓材料的使用要根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、外界環(huán)節(jié)、以及介質(zhì)的腐蝕性強(qiáng)弱等，同時(shí)，介質(zhì)易燃、易爆等特性都直接影響到受壓材料的采用，壓力容器的材料需要能滿足其工作是的工作要求以及國(guó)家的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，合理的結(jié)構(gòu)對(duì)于壓力容器的可靠性也有著極其重要的影響。

4 結(jié)論

目前，我國(guó)壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)都較為隨意，沒(méi)有對(duì)于壓力容器可靠性的明確要求，而以上的可靠性方法主要通過(guò)公式、假設(shè)等進(jìn)行分析概括。壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)的主要目的是為了時(shí)壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度能夠達(dá)到安全水平，經(jīng)濟(jì)水平、外界環(huán)境以及應(yīng)力等都是對(duì)壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)的最終考量，因此，壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)具有極其重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫維國(guó).對(duì)壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單探討[J].科技資訊，2012（18）.

[2]胡小芳.對(duì)壓力容器的機(jī)械強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)的探討[J].化工管理，2015（19）.

[3]黃心明.壓力容器設(shè)計(jì)中可靠性方法的應(yīng)用探討[J].廣東科技，2014（10）.endprint