淺析我國壓力容器設(shè)計技術(shù)及未來發(fā)展展望

宋大權(quán)

摘要：近些年，我國的經(jīng)濟(jì)正在快速的發(fā)展，特別是化工企業(yè)取得了較快的發(fā)展，在化工行業(yè)中，壓力容器的使用是非常廣泛的，壓力容器已經(jīng)成為化工行業(yè)的重中之重。化工使用的壓力容器是具有高危險性的，壓力容器大多數(shù)都在特殊環(huán)境中應(yīng)用，而且壓力容器本身具有的特點(diǎn)，這些都會造成壓力容器在應(yīng)用中產(chǎn)生的安全問題。本文主要討論了我國壓力容器設(shè)計技術(shù)的進(jìn)展，并討論了對未來壓力容器設(shè)計的要求，希望本文能對有關(guān)單位和企業(yè)有所幫助。

關(guān)鍵詞：壓力容器;容器設(shè)計;安全問題;基本要求

一、前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，壓力容器也隨之發(fā)展著，壓力容器正在向著復(fù)雜化、大型化的方向大邁步，而現(xiàn)代設(shè)計科學(xué)的研究和開發(fā)也就成為了壓力容器發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。壓力容器的設(shè)計是機(jī)械類產(chǎn)品的一個重要的行業(yè)分支，這也就決定了它具有一定的普遍性這一特點(diǎn)，也就說明壓力容器的設(shè)計屬于工程技術(shù)科學(xué)中的“設(shè)計學(xué)”這一科目。所以，這也就決定了設(shè)計師應(yīng)該向其他的機(jī)械類產(chǎn)品設(shè)計師一樣，對壓力容器的設(shè)計理論、技術(shù)以及方法等不斷的進(jìn)行研究、分析和實(shí)踐，從而保證自己所設(shè)計出的壓力容器具有一定的創(chuàng)造性，可以在眾多的機(jī)械類產(chǎn)品市場中能夠長久地生存發(fā)展下去，始終立于不敗之地。但是，壓力容器的設(shè)計并不是那么容易的，它的設(shè)計具有一定的危險性，有著潛在爆炸的可能性，所以這又決定了它具有一定的特殊性。也就是說壓力容器的設(shè)計一定要按照規(guī)定來進(jìn)行，遵守相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)監(jiān)察規(guī)程等規(guī)章制度，切不可任意隨便，以此來確保自身的人身安全。

二、我國壓力容器設(shè)計技術(shù)的進(jìn)展

（一）應(yīng)力及應(yīng)變的分析評估

近幾年，我國的經(jīng)濟(jì)一直高速的發(fā)展著，同時科學(xué)技術(shù)水平也有著顯著的提高，伴隨著這些壓力容器的設(shè)計也出現(xiàn)了新的技術(shù)，而應(yīng)力和應(yīng)變技術(shù)就是這項新技術(shù)。就這一方面而言，使用相關(guān)的分析方式，對壓力容器的強(qiáng)度進(jìn)行全方面的實(shí)驗(yàn)是至關(guān)重要的，應(yīng)力決定著壓力容器所要承受的破壞，不同的應(yīng)力會對壓力容器產(chǎn)生不同的破壞程度。新技術(shù)與傳統(tǒng)的設(shè)計方案不一樣，應(yīng)力和應(yīng)變的評定方法會給壓力容器帶來許多的有利條件，比如：應(yīng)力以及應(yīng)變能夠有效的降低壓力容器的危險系數(shù)從而大幅度的提高產(chǎn)品的安全性，同時還能使壓力容器自身的重量減小負(fù)荷、減少制造所用的原材料降低生產(chǎn)成本、能夠一定程度的保證壓力容量的安全性、防止設(shè)備失效現(xiàn)象的出現(xiàn)。當(dāng)然，應(yīng)力和應(yīng)變的分析評定方法也存在著一些不足，比如：這種分析評定方法需要進(jìn)行大量復(fù)雜的計算，從而需要進(jìn)行計算器的使用，同時也有著較高的設(shè)計成本。

（二）新型塑性失效設(shè)計

塑性失效設(shè)計這一設(shè)計對于壓力容器來說是一項很好的技術(shù)，因?yàn)閺椝苄栽淼乃苄允гO(shè)計是壓力容器所用的一種新的技術(shù)。因?yàn)椴糠值谋∧?yīng)力強(qiáng)度以及彎曲應(yīng)力強(qiáng)度允許使用數(shù)字的范圍可以比較大，因此，就壓力容器這一整體來說，如果局部的塑性變形的時候，對其它的大部分的區(qū)域影響是不大的，其它大部分區(qū)域會仍然處于一種彈性狀態(tài)，所以這也就使得壓力容器并不會出現(xiàn)失效的現(xiàn)象。

（三）疲勞設(shè)計法

壓力容器所使用的原材料由于來來回回的交變載荷的原因而遭到了一定的破壞，但是在表面卻并沒有表現(xiàn)出明顯突出的屬性變形這就是壓力容器的疲勞，而設(shè)計人員用傳統(tǒng)的設(shè)計方式來對壓力容器進(jìn)行設(shè)計的時候，往往不會太注意疲勞設(shè)計這一問題。但是，隨著經(jīng)濟(jì)的增長，社會需求量的擴(kuò)大，壓力容器的生產(chǎn)規(guī)模也隨之?dāng)U大了許多，而原材料也較多的使用像高強(qiáng)度低合金鋼這一類的材料，同時，這也大大的增加壓力容器出現(xiàn)裂紋的可能性以及一些位置的危險性的發(fā)生，所以設(shè)計員工在對壓力容器進(jìn)行設(shè)計的時候應(yīng)該更加的重視疲勞可能帶來的危害和破壞，在進(jìn)行設(shè)計的時候采用疲勞設(shè)計的設(shè)計方式。

（四）近代概率設(shè)計法

概率可想而知與數(shù)學(xué)有一定的關(guān)系，近代的概率設(shè)計方法是在數(shù)學(xué)統(tǒng)計學(xué)的基礎(chǔ)上來進(jìn)行的，概率設(shè)計在對壓力容器進(jìn)行全面的評估包括性能、使用壽命等各個方面起著非常重要的作用，概率設(shè)計還改了許多的內(nèi)容，具體包括安全性能的評估、經(jīng)濟(jì)和理性的判斷等等。設(shè)計人員能夠運(yùn)用概率設(shè)計的方式準(zhǔn)確有效的計算出壓力容器的最低可靠性以及失效可能性等的概率要求，這對于壓力容器的設(shè)計有著很大的幫助，設(shè)計人員可以通過這個方法對每個零部件進(jìn)行合理的分配，讓其最大程度的發(fā)揮作用，這在極大程度上能夠滿足設(shè)計的總要求。

二、對未來壓力容器設(shè)計的要求

（一）從細(xì)節(jié)上保證工藝生產(chǎn)

目前，在眾多行業(yè)中，石油化工行業(yè)是一類高危行業(yè)，化工行業(yè)對生產(chǎn)的要求非常高，因此，相關(guān)企業(yè)必須從細(xì)節(jié)上保證工藝的生產(chǎn)，設(shè)計人員要嚴(yán)格根據(jù)市場需求生產(chǎn)能夠滿足當(dāng)前需要的設(shè)備，主要從設(shè)備的受力、溫度、規(guī)格、結(jié)構(gòu)等各個方面考慮。所以，作為設(shè)計者要考慮到各個細(xì)節(jié)，最大程度的提高設(shè)備的應(yīng)用性和使用效率。

（二）確保壓力容器的可靠運(yùn)行

因?yàn)槭突ゎ惼髽I(yè)所使用的原材料具有易燃、易爆、有毒和腐蝕性的特點(diǎn)，所以石油化工在生產(chǎn)產(chǎn)品時是有一定風(fēng)險的，因此如果出現(xiàn)了泄露的現(xiàn)象哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)，也會造成很嚴(yán)重的安全事故，可能會導(dǎo)致許多的人員傷亡和財產(chǎn)損失。而壓力容量這類設(shè)備由于自身就帶有一定的壓力所以也極其的危險，壓力容器如果在使用的過程中出現(xiàn)了破損的現(xiàn)象，其自身的壓力能量和內(nèi)部的負(fù)荷就會同時爆發(fā)出來，進(jìn)而造成極強(qiáng)的破壞力和十分嚴(yán)重的后果。與此同時，壓力容器和石油化工生產(chǎn)過程中的其它機(jī)器設(shè)備是聯(lián)系在一起的，共同工作而不是獨(dú)立進(jìn)行作業(yè)的，因此，一旦壓力容器出現(xiàn)了故障，就會對其它的作業(yè)設(shè)備的使用安全和壽命產(chǎn)生一定的影響，因此設(shè)計人員在對壓力容器進(jìn)行設(shè)計的過程中，要對其在作業(yè)時可能遇到的情況和出現(xiàn)的問題做好充分的考慮，進(jìn)行提前的準(zhǔn)備、分析和排除工作，從而保證壓力容器所使用的每一個原材料和原件都是穩(wěn)定安全的，進(jìn)而確保壓力容器在作業(yè)的時候能夠安全有效的運(yùn)行。

（三）保證設(shè)備預(yù)期的使用壽命

相關(guān)企業(yè)應(yīng)保證設(shè)備預(yù)期的使用壽命，設(shè)備的使用時間直接關(guān)乎著生產(chǎn)的總成本和安全，如果設(shè)備沒有達(dá)到使用的壽命，則會出現(xiàn)許多安全隱患和問題，另外一方面就是設(shè)備的壽命沒有達(dá)到預(yù)期就會頻繁的更換，這會大大增加設(shè)備的投入資金。目前，大多數(shù)的石油化工材料具有較強(qiáng)的腐蝕性，這也是導(dǎo)致設(shè)備使用壽命降低的主要原因。

三、結(jié)束語

通過以上內(nèi)容我們可知：化工使用的壓力容器是有高危危險的，壓力容器大多數(shù)都在特殊環(huán)境中應(yīng)用，而且壓力容器本身具有的特點(diǎn)，這些都會造成壓力容器在應(yīng)用中產(chǎn)生的安全問題。本文主要討論了我國壓力容器設(shè)計技術(shù)的進(jìn)展，主要包括：應(yīng)力及應(yīng)變的分析評估、新型塑性失效設(shè)計、疲勞設(shè)計法、近代概率設(shè)計法，本文還討論了對未來壓力容器設(shè)計的要求，主要包括：從細(xì)節(jié)上保證工藝生產(chǎn)、確保壓力容器的可靠運(yùn)行、保證預(yù)期的使用壽命，希望以上內(nèi)容對有關(guān)單位和企業(yè)有所幫助，同時也希望壓力容器在未來有更大的發(fā)展空間。

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