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摘要:压力容器可靠性是指其在特定的情况下,能够让使用功能满足用户的需求,并且在使用的过程不发生故障性质。压力容器机械强度可靠性设计的主要目的是确保压力容器的机械强度能够符合安全要求。压力容器的机械强度可靠性设计需要依靠压力容器的实际情况如外界环境、温度、应力等实际状况来进行设计。随着压力容器应用领域的扩大,加强压力容器机械强度的可靠性设计越来越引起人们的重视。
关键词:压力容器;机械强度;可靠性设计;
引言
力容器在现代经济建设中承担着非常重要的作用,随着科学技术的快速发展,压力容器的生产技术与测试技术均得到了快速发展,压力容器的强度性能得到提升。机械强度是压力容器的一项重要性能指标,是影响压力容器产品质量的关键因素之一,因此,针对有关压力容器机械强度可靠性方面的内容进行研究。
1.压力容器机械强度可靠性设计的理论基础
1.1可靠性含义
压力容器可靠性是指其在特定的情况下,能够让使用功能满足用户的需求,并且在使用的过程不发生故障性质。与压力容器机械强度可靠性存在密切关联的因素有使用环境、环境温度、消费者使用需求以及应力等,压力容器机械强度的可靠性和压力容器的使用时间存在密切联系,随着压力容器使用时间的延长,压力容器机械强度的可靠性逐渐降低,也正是由于有可靠性的存在人们才对压力容器产生了使用寿命的认识。无论是电子产品还是人们日常生活用品,研究可靠性都是非常有必要的。随着国家经济水平和人们生活质量的提升,人们对压力容器的要求也越来越高,在科技发展的支持下,压力容器可靠性得到了大幅度的提升,由于可靠性在一定程度上体现了一个国家的实力水平,因此产品的可靠性研究具有非常重要的意义。
1.2理论基础
根据国家标准,压力容器设计应充分的考虑实际厚度和计算厚度的附加值。实际厚度的附加值是指筒体的腐蚀裕量和材料得到实际厚度误差,材料的实际厚度误差是根据材料标准中所规定的误差范围进行计算[3],而筒体的腐蚀裕量则指的是压力容器中所装的物体对材料腐蚀速率的影响和对压力容器的预期使用时间的计算等。通过长期实践研究表明,我国大部分的压力容器机械强度可靠性设计,在对使用寿命进行计算的弹性失效的中径公式都是将其设为极限情况,计算并没有考虑到腐蚀裕量,所以所得出的结果与实际存在差别。一般情况下压力容器机械强度的可靠性设计可以分为6个步骤:(1)计算压力容器的可靠度和强度系数;(2)根据公式计算出容器的故障概率;(3)利用所计算出故障概率计算压力容器的可靠度;(4)计算出生产材料能够承受的负载强度;(5)计算出压力容器的应力均值;(6)利用计算出的各项结果确定压力容器的预算厚度[4]。
2.可靠性的概述
2.1可靠性定义
我们对产品可靠性有如下定义,其说的是在单位时间内、指定条件下,它的所有功能都能达到用户需求,并且在工作状态下不会发生故障,一直能够稳定的运行的性能。有鉴于它是一个压力容器,因此其可靠性受到诸多情况的影响,不仅包括温度、湿度和应力等典型因子,而且还有用户需求等客观因素。压力容器的可靠性和研究人员指定的时间密切相关,并且存在这样一个关系,时间越长,产品的可靠性就会越差。自从有了可靠性这一理念,研究人员在进行产品研发时,就可以更好的把握其使用时间了。
2.2可靠性研究意义
对于一些极为珍贵的产品,比如电子产品、军工设备等,它们的可靠性将直接影响到企业的运营情况,甚至于影响到国家的经济发展,故而,不管是平常的物件,还是比较重要的用品都需要把握其可靠性。当前科技正在一个飞速发展的阶段,使用者对产品的功能需求变得越来越多。产品质量包括的领域正在逐渐的扩大,其早就不仅仅指的是单一的产品性能,它的范围正在逐渐扩大至,产品的经济性,甚至是其安全性、可靠性等。现在说的产品的可靠性指的就是其投入使用后的质量特性,换句话说也就是产品性能的一种延伸;经济性是对产品整个性价比的一种衡量形式;安全性则是产品投入市场上使用时,其安全层面上的保障程度。安全性这一点通常是用使用者能够承受的危险概率来表述的。
3.压力容器的机械强度可靠性设计的基本方法
3.1重视极限情况的存在
压力容器在使用的过程中,其筒体的厚度会产生比较大的变化,与此同时,筒体在应力的作用下,也在随之发生变化,因此,在压力容器的机械强度可靠性设计过程中,需要充分考虑筒体所盛放的介质对于筒体腐蚀速率的作用,相关科研人员需要利用公式计算压力容器在使用过程中筒体的实际厚度,与此同时,压力容器的筒体在受到应力的情况下,可靠性受到破坏的情况有两种,一种是压力容器的筒体发生了屈服失效的情况,第二种情况是压力容器的筒体产生了断裂。因此,科研人员需要分析压力容器在极限情况下发生的失效,在最大程度提升压力容器的抗压值,提高其可靠性。
3.2精确压力容器筒体的厚度计算
在上个世纪50年代,科研人员在研究路合金的强度时,证明了实际条件下材料的腐蚀深度的分布,后来,随着研究范围的不断扩展,关于实际情况下材料腐蚀深度研究的成果也越来越显著。因此,对于压力容器筒体腐蚀裕量的完全可以计算,并可以计算出压力容器筒体的最初厚度。根据蒙特卡罗的模拟方法可知,若压力容器筒体的厚度为23毫米,则十年之后,压力容器的可靠性为0.9的五次方。因此,通过大量的实践分析证明,压力容器筒体的厚度会随着时间的增长而发生变化,但是需要保证的是,在压力容器的使用年限中,其可靠性必须大于0.9的五次方。
3.3受压材料的合理使用
受压材料的使用对于压力容器的机械强度可靠性具有极其重要的影响,受压材料的使用要根据设计压力、外界环节、以及介质的腐蚀性强弱等,同时,介质易燃、易爆等特性都直接影响到受压料的采用,压力容器的材料需要能满足其工作是的工作要求以及国家的规定标准,同时,合理的结构对于压力容器的可靠性也有着极其重要的影响。
4结论
目前,我国压力容器的机械强度可靠性设计都较为随意,没有对于压力容器可靠性的明确要求,而以上的可靠性方法主要通过公式、假设等进行分析概括。压力容器的机械强度可靠性设计的主要目的是为了时压力容器的机械强度能够达到安全水平,经济水平、外界环境以及应力等都是对压力容器的机械强度可靠性设计的最终考量,因此,压力容器的机械强度可靠性设计具有极其重要的作用。
参考文献:
[1]孙维国.对压力容器的机械强度可靠性设计的简单探讨[J].科技资讯,2012(18).
[2]胡小芳.对压力容器的机械强度可靠性设计的探讨[J].化工管理,2015(19).
[3]黄心明.压力容器设计中可靠性方法的应用探讨[J].广东科技,2014(10).