宋劍華 吳琳琳

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)飛速發(fā)展，工業(yè)發(fā)展也越來(lái)越迅速，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中壓力容器成為必不可少的核心設(shè)備，種類、數(shù)量和規(guī)模都有明顯的上升。為了預(yù)防事故發(fā)生、減少事故損失，使壓力容器能更加安全地運(yùn)行十分重要，對(duì)壓力容器的定期檢驗(yàn)工作進(jìn)行規(guī)范化則是確保壓力容器能安全使用的關(guān)鍵，在我國(guó)國(guó)家質(zhì)檢總局頒布的TSG 21-16 《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中有明確規(guī)定，在壓力容器的定期檢驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)產(chǎn)生壁厚減薄缺陷的壓力容器進(jìn)行強(qiáng)度校核。當(dāng)前，檢驗(yàn)人員主要使用人工計(jì)算的方法對(duì)壓力容器進(jìn)行強(qiáng)度校核，此種做法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，更加容易出現(xiàn)些低級(jí)錯(cuò)誤。針對(duì)現(xiàn)今壓力容器強(qiáng)度校核中存在的這些問(wèn)題，本文以相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及法律法規(guī)作為軟件的編制依據(jù)，設(shè)計(jì)了一款基于Android的壓力容器強(qiáng)度校核軟件，解決了現(xiàn)階段在進(jìn)行壓力容器強(qiáng)度校核過(guò)程中，人工進(jìn)行計(jì)算時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力且易出現(xiàn)錯(cuò)誤的問(wèn)題。本文內(nèi)容主要有相關(guān)研究背景、軟件設(shè)計(jì)所需理論基礎(chǔ)、軟件介紹、計(jì)算驗(yàn)證等。

關(guān)鍵詞：壓力容器；強(qiáng)度校核；軟件開發(fā)；Eclipse

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.009

1 軟件開發(fā)的背景與現(xiàn)狀

1.1 背景與意義

壓力容器廣泛應(yīng)用于化工、石油、機(jī)械、動(dòng)力、冶金、核能、等部門。它是生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的核心設(shè)備，是一個(gè)國(guó)家裝備制造水平的重要標(biāo)志。如化工生產(chǎn)中的反應(yīng)裝置、換熱裝置、分離裝置的外殼、氣液貯罐等都是壓力容器。各個(gè)行業(yè)大量使用的壓力容器，由于介質(zhì)的腐蝕性、反應(yīng)條件忽冷忽熱、運(yùn)輸、使用、人為等問(wèn)題，總會(huì)出現(xiàn)各種程度的損壞，造成不必要的生產(chǎn)停止和事故。因此，中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法明確規(guī)定使用單位應(yīng)按照安全技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行定期檢驗(yàn)，預(yù)防事故，保障人生和財(cái)產(chǎn)安全。

1.2 目前的現(xiàn)狀

在壓力容器定期檢驗(yàn)工作中，常常需要對(duì)被檢壓力容器進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算，這點(diǎn)在壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則中是有明確規(guī)定的。壓力容器的強(qiáng)度狀況決定著壓力容器能否正常運(yùn)行，也影響著壓力容器的安全狀況定級(jí)，因而在一定情況下必須對(duì)壓力容器進(jìn)行強(qiáng)度校核，壓力容器強(qiáng)度校核也就成為壓力容器定期檢驗(yàn)工作的重要部分。目前，在定期檢驗(yàn)工作中對(duì)被檢壓力容器的強(qiáng)度校核多采用人工查閱標(biāo)準(zhǔn)、手工計(jì)算方法進(jìn)行，這就要求檢驗(yàn)人員對(duì)需要強(qiáng)度校核的每臺(tái)被檢容器都分別進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算；同時(shí)，由于強(qiáng)度校核工作中涉及到材料物性參數(shù)的計(jì)算與選擇，使得檢驗(yàn)人員在進(jìn)行強(qiáng)度校核時(shí)必須翻閱相關(guān)資料，這無(wú)疑加重了壓力容器定期檢驗(yàn)的工作量。這種重復(fù)性的繁雜勞動(dòng)，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還可能造成人為因素所導(dǎo)致的計(jì)算誤差。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，開發(fā)一款壓力容器強(qiáng)度校核軟件不但能夠解決費(fèi)時(shí)費(fèi)力、誤差率較高的問(wèn)題，還能節(jié)省辦公成本。

2 軟件開發(fā)的主要內(nèi)容

2.1 壓力容器減薄情況分析

在壓力容器使用過(guò)程中存在大量的減薄現(xiàn)象，按照TSG 21-16 《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求，可以分兩種情況考慮：（1）當(dāng)腐蝕（及磨蝕）深度超過(guò)腐蝕裕量，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)度校核；（2）當(dāng)存在缺陷打磨或者腐蝕形成凹坑，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行凹坑評(píng)定 。

2.2 構(gòu)建軟件框架

結(jié)合TSG 21-16 《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、GB/T 150-2011 《壓力容器》，構(gòu)建強(qiáng)度校核軟件框架。

（1）軟件運(yùn)行第一步考慮適用凹坑評(píng)定情況。按照TSG 21-16 《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求分析現(xiàn)場(chǎng)案例是否滿足凹坑評(píng)定的情況，若滿足通過(guò)后臺(tái)計(jì)算無(wú)量綱G，得出該壓力容器是否允許繼續(xù)使用。

（2）軟件運(yùn)行第二步適用強(qiáng)度校核情況。按照 GB/T 150-2011 《壓力容器》，按壓力容器封頭及筒體的不同形式分類選取相應(yīng)的公式計(jì)算；建立壓力容器材料許用應(yīng)力查詢庫(kù)；

（3）強(qiáng)度校核過(guò)程設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的厚度δ測(cè)與上次檢驗(yàn)（如果沒(méi)有上次檢驗(yàn)，即為出廠原始數(shù)據(jù)）中的測(cè)定厚度δ上確定年平均腐蝕速率ν。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)壓力容器的實(shí)際最高工作壓力，實(shí)際最高使用溫度及相關(guān)參數(shù)，計(jì)算得出該壓力容器的最少需要厚度δ需。

根據(jù)δ測(cè)-δ需的值及年平均腐蝕速率ν，得出該壓力容器是否允許繼續(xù)使用或者能在該狀態(tài)下繼續(xù)使用幾年的結(jié)論。

2.3 軟件開發(fā)平臺(tái)

本次設(shè)計(jì)以Android為開發(fā)平臺(tái)，Android這個(gè)英文單詞的原義指的是“機(jī)器人”，它是由谷歌公司在2007年11月份推出的Linux平臺(tái)上針對(duì)開源手機(jī)的操作系統(tǒng)。從Android面世至今已發(fā)布近二十多個(gè)的版本，在最近幾年的發(fā)展過(guò)程中，谷歌為Android王國(guó)建立起了一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)。根據(jù)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)調(diào)研中心的調(diào)查結(jié)果顯示，2015年度手機(jī)主流操作系統(tǒng)的關(guān)注走勢(shì)如圖1所示，其中，Android操作系統(tǒng)所占比例居高不下，這充分表明Android系統(tǒng)在全世界的范圍內(nèi)愈來(lái)愈受歡迎。

相比較于其它用于軟件開發(fā)設(shè)計(jì)的平臺(tái)（如IOS），Android平臺(tái)的最主要的優(yōu)勢(shì)無(wú)疑為其具有開放性，它開放的平臺(tái)可容許所有的移動(dòng)終端廠商自主加入Android的聯(lián)盟中。Android所特有的開放性對(duì)其開發(fā)和發(fā)展都有著重要的作用，它可以積累大量的人氣，而此處的人氣不僅包括開發(fā)廠商，還包括消費(fèi)者，對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，其最大的收益就是可獲得豐富的軟件資源。

在進(jìn)行壓力容器強(qiáng)度校核軟件開發(fā)之前，首先需要做的第一步就是搭建好Android開發(fā)所需要的環(huán)境，包括JDK、ADT Bundle，其中ADT Bundle是谷歌公司為Android開發(fā)研究人員所提供的一個(gè)集成類的開發(fā)工具，包含了Eclipse、Android SDK 和ADT開發(fā)組件，如圖2所示是本設(shè)計(jì)軟件開發(fā)所使用的Eclipse開發(fā)工具的首頁(yè)面，其中的AndroidTest2為最初安裝好Eclipse后對(duì)其進(jìn)行測(cè)試所建立的項(xiàng)目，QiangDuJiaoHe即為此次的設(shè)計(jì)開發(fā)軟件。

2.4 軟件在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中的調(diào)試

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)辦公，將常用壓力容器強(qiáng)度校核軟件安裝在平板電腦上，測(cè)試人員通過(guò)選取多處實(shí)際中碰到常用壓力容器的腐蝕情況，進(jìn)行軟件計(jì)算并得出結(jié)論；同時(shí)，邀請(qǐng)若干位壓力容器檢驗(yàn)師用人工方法的進(jìn)行強(qiáng)度校核并得出結(jié)論。比對(duì)兩方的結(jié)果，從而確定該軟件的有效性。

3 總結(jié)與展望

本次軟件設(shè)計(jì)以Android為開發(fā)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)壓力容器強(qiáng)度校核過(guò)程的相關(guān)理論研究及對(duì)強(qiáng)度校核軟件的需求和開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，概括了在目前的強(qiáng)度校核工作中所存在的問(wèn)題，總結(jié)歸納基于Android的強(qiáng)度校核App的設(shè)計(jì)流程與基本功能要求，最終完成軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)。

該軟件雖然已實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力容器的筒體及封頭進(jìn)行強(qiáng)度校核工作的功能，但僅考慮GB/T 150-2011 《壓力容器》所涵蓋的常用壓力容器形式，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)外的非常用壓力容器強(qiáng)度校核仍不適用。是以，如何能滿足各種非常規(guī)壓力容器強(qiáng)度校核仍需要之后的學(xué)者繼續(xù)研究探討。

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作者簡(jiǎn)介：宋劍華（1984-），浙江紹興人，本科，工程師，主要從事特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究。