對壓力容器的機械強度可靠性設計的探討

摘要：現如今，壓力容器機械強度可靠性設計是科技研究人員所關注的重點問題。因此，本文首先對壓力容器進行了簡單的概述，然后分析了其可靠性方面的要求，最后探討了壓力容器機械強度可靠性設計方式，借此提升壓力容器機械強度可靠性設計水平。

關鍵詞：壓力容器；機械強度；可靠性；設計

進行壓力容器機械強度可靠性設計的過程中，尺寸是科研人員需要參考的關鍵數據，科學技術研究人員需要按照不相同的壓力容器實況設計可靠性。壓力容器機械強度可靠性可以劃分成設計與生產、運用與修護等流程。機械強度可靠性設計是比較復雜的流程，因而此次研究對壓力容器機械強度可靠性設計展開了論述。

一、壓力容器的基本概述

所謂的壓力容器就是一種承壓設施，通常是說采用在一定壓力流體的存儲與輸送、以及傳熱和反應的密封性容器。壓力容器在采礦行業、冶金行業、化工行業等運用甚廣，再者，壓力容器也運用與人們生活的各個方面。伴隨著科技的不斷發展，壓力容器制作水準也日漸提升，壓力容器所牽涉到的科目比較多，有較強的綜合性。化工產品與醫藥產品是根據相應的工藝流程，在一定情況下使用和其相匹配的機械設施生產的。而工業的不斷發展，帶動了國民經濟發展，壓力容器已經在石油領域、化工行業等各個行業與領域中運用廣泛，與此同時壓力容器數量逐步增加，容積大的設施也逐步增多。根據有關調查統計，化工廠里面有半數以上的設施均是壓力容器范疇。

二、對壓力容器機械強度可靠性要求分析

在現如今的石油化學產業生產的時候，每一個生產環節均不簡單，部分設施生產工藝工程內的任意設施產生問題均會直接影響到產品的品質，或者導致生產不能正常開展，威脅到人身設施運營的安全性與穩定性。可是，由于中國的石化工業高速發展，壓力容器在各行各業中均得到了有效的使用。但是，人們還需要了解到的是，在工業運用的壓力容器均需承受巨大的壓力以及溫度介質，與此同時，操作條件尤為苛刻。所以，科技研究人員進行壓力容器設計的過程中，對材料的挑選與強度計算等提出了高要求。

（一）使用年限操作修理便捷

從總體情況來看，化工物料可以腐蝕殼體結構材質，這也是石油化工壓力容器使用年限影響因素之一，假設未能對殼體結構展開研究，化工物料會導致壓力容器器壁變薄，因此，科技研究人員設計壓力容器壓力的過程中，需要進一步分析和研究附加腐蝕的原因，如此才可以保證壓力容器壓力設計可靠。并且，要想充分滿足某種特殊性需要，需要相關科技研究人員對頂蓋需要拆卸的實驗容器展開設計工作，盡可能使用快拆的密閉結構。如此就可以防止采用笨重的主螺栓來銜接，這樣一來就可以在很大程度上減少壓力容器制作費用。

（二）具備經濟實用性

要想增強壓力容器設計，需要增加對安全方面的思考，并且，科技研究人員在設計壓力容器的過程中，需要思考到壓力容器結構的簡單性，可以給壓力容器制作以及探傷提供方便。假設出現部分超標性問題，也可以即刻發現，進而有效處理，不僅可以將壓力容器制作費用減少，還可以節省很多的容器修理成本與原材料。

（三）設施運轉可靠性

科技研究人員設計壓力容器的時候，在這之中最為核心的就是設計的穩定性與安全性，如此才可以保證完成對應的生產活動，同時，石油化工壓力容器需要具備承受工藝生產方面的壓力，和溫度與工藝生成時候所需結構與規格。并且，常規的化工生產物料具備一定的腐蝕性與毒性，假設處理不到位，易于出現火災或者爆炸事故。因此，只要壓力容器運行的過程中可以儲存一定的能量，倘若被釋放出來，壓力容器中的儲存性能就會在短期中釋放，從而出現破壞性事故。

三、對壓力容器機械強度可靠性設計的方式分析

（一）計算壓力容器筒體的厚度

在1940年到1960年期間，科技研究工作人員對合金強度展開了有效的計算，從而觀察到了在一定條件下材質的腐蝕深度分布情況。伴隨著科技的不斷發展，對于壓力容器研究也取得了一些進展，因而，之后對于相關材質腐蝕的研究成果也逐步增多。因此，可將壓力容器筒體腐蝕裕量計算出來，并且也可以將壓力容器筒體原本的厚度系統計算出來。根據蒙特卡羅的探索方式可以了解到，假設壓力容器筒體厚度是22毫米，則在其使用多年以后，壓力容器可靠性就是0.95。所以，在經過很多次的實驗以后可以了解到，壓力容器筒體厚度和其使用時間關系密切。在采用壓力容器的時候，其可靠性必須要比0.95還要高才行。

（二）有效采用受壓材料

挑選出不一樣的受壓材質會影響到壓力容器機械性強度，因而挑選受壓材料就顯得尤其重要。相關人員在挑選受壓材料的過程中，應當根據設計壓力、外部環境、介質腐蝕程度的參數進行確定。另外，介質的挑選也是非常重要的，介質容易爆炸與燃燒會直接影響到受壓材料，因此可以說在所采用的壓力容器材料時需要充分滿足工作各方面的需要，并且遵從國家所設置的有關行業標準。在這一基礎之上，合理的設計結構也會使壓力容器的可靠性受到一定程度的影響。

（三）關注極限問題

在采用壓力容器的時候，筒體的厚度會產生一定程度上的改變，與此同時其也會在筒體的應力作用條件下產生變化，因而開展壓力容器機械強度可靠性設計，應當充分思考到壓力容器所盛物體對于筒體的腐蝕速度和效率。科學技術研究人員在采用公式對壓力容器采用時的筒體厚度開展計算的時候，需要關注到可靠性受到損壞的現象：首先，壓力容器筒體產生屈服效果喪失；其次，壓力容器筒體產生斷裂。科學技術研究人員需要仔細研究與分析壓力容器在極限條件下失效的現象，提高壓力容器抗壓值與壓力容器機械強度可靠程度。

結束語：

目前，中國在壓力容器機械強度可靠性設計層面并未制定出較為明確的要求。壓力容器機械強度可靠性設計的最終目的就是為了保證壓力容器機械強度可以與安全規定相符。外部環境、經濟發展水平、應力均是對壓力容器機械強度可靠性設計的思考，因而需要人們增加對壓力容器機械強度可靠性設計的關注力度。

參考文獻：

[1]孫維國. 對壓力容器的機械強度可靠性設計的簡單探討[J]. 科技資訊. 2012（18）

[2]劉有艷，周昌玉. 壓力容器筒體可靠性設計研究[J]. 機械設計與制造. 2011（12）

作者簡介：李德欽，男，23歲，黑龍江工業學院，機械工程系，14級機械設計制造及其自動化專業，在校學生。endprint