序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇壓力容器論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

在實際研究中，我們將反應(yīng)堆壓力容器概念定義為：核反應(yīng)堆壓力容器就是指安放核反應(yīng)堆，并在核反應(yīng)堆運行過程中承受壓力的密閉容器。在概念中反映了反應(yīng)堆的兩個主要特征：既耐壓性與密閉性。因為在核能源設(shè)施建設(shè)中，核反應(yīng)堆在實際應(yīng)用中一般包括了輕水堆、重水堆、氣冷堆及快堆等幾種主要類型，所以壓力容器的結(jié)構(gòu)形式也隨著反應(yīng)堆的變化而各有不同。

1.2壓力容器主要設(shè)計原則

在反應(yīng)堆壓力容器實際的設(shè)計過程中，根據(jù)反應(yīng)堆在實用中主要特征，設(shè)計者應(yīng)遵循以下原則，首先是在設(shè)計中容器應(yīng)位于反應(yīng)堆廠房中心位置，以此為核心開展反應(yīng)堆整體設(shè)計。其次是在設(shè)計時應(yīng)做好緊急問題的預(yù)防與處理防范措施設(shè)計。其中主要應(yīng)考慮的問題包括了以下問題：在反應(yīng)堆運行過程中冷卻劑遇到高壓和高溫問題；反應(yīng)堆主管道斷裂等工程事故問題；地震一類的地質(zhì)災(zāi)害問題等各類問題。最后是在設(shè)計中嚴(yán)格制定質(zhì)量與安全標(biāo)準(zhǔn)。因為核反應(yīng)堆長期處于高壓與危險狀態(tài)。所以在壓力容器設(shè)計過程中，設(shè)計者應(yīng)充分的考慮其在材質(zhì)、工藝、以及檢查等方面的要求，在設(shè)計中嚴(yán)格貫徹質(zhì)量與安全要求確保源頭保障的完成。

2壓力容器主要技術(shù)特點實踐研究

在反應(yīng)堆壓力容器的實際工作中，我們按照其材質(zhì)劃分主要將其分為鋼容器與預(yù)應(yīng)力混凝土容器兩種。研究中我們分別對于這兩種容器進(jìn)行研究，其主要的研究結(jié)果如下。

2.1鋼壓力容器主要技術(shù)特點研究

在實際的反應(yīng)堆應(yīng)用中，鋼壓力容器因其密閉與安全性特點被應(yīng)用在各類核反應(yīng)堆的建設(shè)過程中。下面我們依據(jù)反應(yīng)堆的區(qū)別，分別對鋼壓力容器的設(shè)計與建設(shè)要求進(jìn)行介紹。首先是輕水核反應(yīng)堆中容器技術(shù)要求。在這類反應(yīng)堆設(shè)計中與建設(shè)中，鋼壓力容器根據(jù)技術(shù)要求設(shè)計為圓筒形結(jié)構(gòu)。在百萬千瓦級大功率反應(yīng)堆的建設(shè)中，為了實現(xiàn)安全與技術(shù)要求壓力容器內(nèi)徑需要設(shè)計為4.4m，高度設(shè)計要求在13-15m之間，壁厚為20cm。同時根據(jù)設(shè)計要求，容器整體在反應(yīng)堆的運行過程中所承受的壓力不得小于15兆帕。為了達(dá)到設(shè)計與實際應(yīng)用的要求，我們在容器應(yīng)用的材料選擇中，一般使用含錳、鉬、鎳的低合金鋼為主要材料，同時在容器建設(shè)中需要在容器堆焊不銹鋼材料以提高容器整體的耐腐蝕性。在反應(yīng)堆容器的設(shè)計中為了方便反應(yīng)堆換料等工作的進(jìn)行，一般在其上封頭連接中應(yīng)用法蘭工藝。同時在容器頂部安裝設(shè)置反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)，便于進(jìn)行操作。另外在鋼容器的實際應(yīng)用中，為了實現(xiàn)其技術(shù)設(shè)計與工藝要求，還需要設(shè)置反應(yīng)堆一回路的進(jìn)出口接管段。其次是沸水反應(yīng)堆中壓力容器的技術(shù)要求。在這類反應(yīng)堆設(shè)計與建設(shè)過程中，其在外形和材質(zhì)的要求中與冷水反應(yīng)堆基本相同。但是也存在著以下不同之處。一是因其運行中所承受壓力較低，所以其壓力設(shè)計只要不低于7兆帕就可以了。二是因為沸水反應(yīng)堆需要安裝設(shè)置汽水分離器等主要設(shè)備，所以其設(shè)計尺寸應(yīng)大于冷水反應(yīng)堆，如其在百萬千瓦級壓力容器設(shè)計中，設(shè)計直徑需要達(dá)到6.4m，設(shè)計高度需要超過22m，壁厚設(shè)計要求在15-17cm。第三是在設(shè)計中，沸水反應(yīng)堆控制棒設(shè)計應(yīng)實現(xiàn)貫通壓力容器底部的設(shè)計要求。最后是氣冷反應(yīng)堆的技術(shù)要求。這類反應(yīng)堆鋼壓力容器設(shè)計中一般為直徑約20m圓球，同時在頂部設(shè)置安裝加料立管，容器側(cè)部設(shè)置進(jìn)出口風(fēng)道等設(shè)備。隨著核反應(yīng)堆技術(shù)的進(jìn)步，氣冷反應(yīng)堆因為存在容積大、焊接技術(shù)要求高與整體運輸難度高等特點，已逐步被混凝土壓力容器代替。

2.2預(yù)應(yīng)力混凝土壓力容器主要技術(shù)特點研究

因為技術(shù)開發(fā)較晚與實際技術(shù)問題較多等原因，預(yù)應(yīng)力混凝土壓力容器現(xiàn)階段主要被應(yīng)用于氣冷反應(yīng)堆建設(shè)中。在這類反應(yīng)堆容器設(shè)計中，其主要的設(shè)計要點包括了以下內(nèi)容。首先是在外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計中，容器整體外形設(shè)計為直徑大約25m、高度大約30m的立式圓筒。同時在設(shè)計中要求容器采用厚度為5~6m平板進(jìn)行封頭處理，同時容器壁厚大約在4~5m。其次是在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計者按照容器具體使用要求，將其結(jié)構(gòu)設(shè)計為單腔與多腔式兩種結(jié)構(gòu)。最后是按照預(yù)應(yīng)力鋼束配置方式進(jìn)行設(shè)計。這項設(shè)計主要是做好縱向與橫向鋼束的按照與設(shè)置設(shè)計，將兩者很好的安全結(jié)合。在氣冷反應(yīng)堆實際應(yīng)用中，預(yù)應(yīng)力混凝土壓力容器的主要優(yōu)勢包括了以下兩點。一是采用了加多的鋼束作為整體承載構(gòu)件，小部分結(jié)構(gòu)破壞不影響整個容器的整體結(jié)構(gòu)安全，使其安全性更高。二是其主要采用建設(shè)工程現(xiàn)場澆筑、安裝和裝配建設(shè)，其安裝與運輸方便，適合大型核電站建設(shè)使用。

篇（2）

2直管接長焊機

鍋爐壓力容器所要承受的壓力是非常大的，僅僅憑借膜式壁焊機，并不能長久的滿足要求。為此，技術(shù)人員通過長期的調(diào)查和研究，制定了全新的焊接自動化技術(shù)——直管接長焊機。該焊機的優(yōu)勢在于，其擁有的自動化程度較高，能夠滿足日常焊接中的較多工作，即便是應(yīng)對一些技術(shù)性較強的焊接，也沒有表現(xiàn)出較多的問題，總體上的滿意度較高。比如說武漢鍋爐廠就與美國的阿爾斯通展開了合作，引進(jìn)了管子預(yù)處理線，該線包括管子定長切斷、管端數(shù)控倒角機、管端內(nèi)外磨光機、管內(nèi)清理機等先進(jìn)的設(shè)備和裝置，采用了PLC自動化控制技術(shù)，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。在所有的設(shè)備當(dāng)中，管端數(shù)控倒角機是一個非常重要的設(shè)備，這一設(shè)備利用旋轉(zhuǎn)及軸向進(jìn)刀的過程中，可以根據(jù)管子的規(guī)格及要求編制相應(yīng)的切削程序，快速、標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)質(zhì)的切割出各種坡口。由此可見，直管接長焊接的功能性較多，日后可以在鍋爐壓力容器制造中推廣應(yīng)用。

3馬鞍形焊機

鍋爐壓力容器在現(xiàn)階段的應(yīng)用中，常常是為了滿足一些特殊要求而設(shè)定的，為此，僅憑上述的兩項技術(shù)，依然沒有完全的滿足需求。經(jīng)過探究，技術(shù)人員還研制出了一種名為馬鞍形焊機的設(shè)備。該設(shè)備能夠應(yīng)對較多的特殊形狀或者是特殊功能的鍋爐壓力容器。第一，該焊接技術(shù)，利用數(shù)控技術(shù)建立數(shù)學(xué)模型，保證設(shè)備的形狀和具體功能不會發(fā)生偏差。第二，主管與焊槍的同步運用，使得焊接的效率和質(zhì)量穩(wěn)步提升，并且有效的解決了兩直徑相近的相關(guān)結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量問題，總體上的焊接效果比較理想。在今后的工作中，可將上述的三種焊接技術(shù)，廣泛應(yīng)用與鍋爐壓力容器制造中，并深入研究，健全技術(shù)體系和應(yīng)用方式，創(chuàng)造更多的效益。

篇（3）

0.前言

低溫壓力容器是指設(shè)計溫度低于-20℃，且工作時壁溫在-20℃以下的一種壓力容器。由于低溫壓力容器是在較低溫度下進(jìn)行工作，如容器中存在因缺陷、殘余應(yīng)力、應(yīng)力集中等因素引起的較高局部應(yīng)力時，容器就可能在沒有出現(xiàn)明顯塑性變形的情況下發(fā)生脆性破裂而釀成災(zāi)難性事故。為此，對低溫壓力容器在設(shè)計時應(yīng)注意的若干問題，如設(shè)計溫度的確定、材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接的要求以及檢驗標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行詳細(xì)的分析，顯得尤為重要。

1.低溫壓力容器設(shè)計時應(yīng)注意的若干問題

1.1設(shè)計溫度的確定

由于設(shè)計溫度高于或者低于-20℃，壓力容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、選材、焊接、制造等方面的要求是截然不同的，因此在設(shè)計低溫壓力容器時首先要確定其設(shè)計溫度。一般，設(shè)計溫度的確定須考慮介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度等。

在工程上，一般采用以下方法來確定低溫壓力容器的設(shè)計溫度

（1）當(dāng)元件金屬兩側(cè)的流體溫度不同時，設(shè)計溫度的確定應(yīng)綜合考慮流體與壁面間的給熱、 污垢熱阻以及元件金屬的熱量傳導(dǎo)等，然后通過計算求得元件兩側(cè)金屬表面的溫度。

（2）若容器內(nèi)流體溫度接近環(huán)境溫度，或是外部環(huán)境有保冷、保溫設(shè)施時，或是有傳熱條件使殼體壁溫接近物料溫度時，此時殼體溫度可取為物料溫度。

（3）如已有生產(chǎn)運行的同類容器，可通過實際測定確定受壓元件的金屬溫度。

（4）若容器是放置在露天下或是無采暖的廠房內(nèi)，其殼體的金屬溫度應(yīng)考慮在低溫環(huán)境中受到的氣溫條件的影響。

1.2低溫下的選材

壓力容器的材料應(yīng)包括鋼材、鋼管、鍛件、螺栓、螺母、法蘭密封墊片及焊條等。由于是在低溫（設(shè)計溫度

（1）鋼材的選擇。

低溫壓力容器常用的鋼材有I6MnR，I6MnDR，15MnNiDR，09MnNiDR，CF-62等，以及鎳系低溫鋼材1.5Ni，2.5Ni，3.5Ni，5Ni，9Ni鋼等。

在選擇鋼材時，應(yīng)考慮幾點：1）要求鋼材具有足夠的低溫韌性且焊接性能良好；2）鋼材必須按規(guī)范要求進(jìn)行無損檢測，不允許有任何的夾層、夾雜和裂紋等內(nèi)部及表面缺陷；3）鋼材的使用狀態(tài)：低溫鋼材為正火（N） 狀態(tài)，鎳系低溫鋼及部分高強度低溫鋼為正火+回火（N+T） 或調(diào)質(zhì)（Q+T） 狀態(tài)。4）對低溫用碳素鋼和低合金鋼各類鋼材，應(yīng)按要求進(jìn)行低溫夏比V型缺口沖擊試驗，且當(dāng)鋼板厚度δ>20mm時，應(yīng)逐張進(jìn)行超聲波檢測，合格級別按標(biāo)準(zhǔn)或圖樣規(guī)定。5）為保證鋼材的塑性儲備，鋼材的屈強比（σslσb）宜小不宜大。

（2）鍛件的選材具體見表1。

（3）螺栓、螺母應(yīng)采用35CrMoA、30CrMoA，使用狀態(tài)為調(diào)質(zhì)，并應(yīng)進(jìn)行低溫沖擊試驗。

（4）法蘭密封墊片的選擇：1）若選用金屬材料的密封墊片，要求墊片的纏繞金屬帶、外殼或是孔隙、實心的金屬墊片，其材料的選擇應(yīng)選用低溫低于-40℃奧氏體不銹鋼、銅、鋁等在低溫下無明顯轉(zhuǎn)變特性的金屬材料。2）若選用非金屬材料的密封墊片，要求其在低溫下具備良好的彈性，如石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。

（5）焊條的選擇：應(yīng)選用化學(xué)成分和力學(xué)性能與母材相近的具有較好低溫韌性的低氫堿性焊條，且應(yīng)按復(fù)驗藥皮含水量或熔敷金屬擴(kuò)散氫含量。

1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，減少約束；避免形狀突變減小局部高應(yīng)力。

（2）容器元件的各個部分所形成的T形接頭、角接接頭焊縫和各類角焊縫，以及接管、凸緣端部都應(yīng)修磨成圓角，使其內(nèi)、外拐角圓滑過渡。

（3）結(jié)構(gòu)各部分截面應(yīng)避免產(chǎn)生過大的溫度梯度。

（4）容器的鞍座、支座、支腿應(yīng)設(shè)置墊板或連接板，不能直接焊在容器殼體上。

（5）接管DN

（6）設(shè)計壓力≥2.45MPa或≥1.57MPa，介質(zhì)易燃、有毒時，應(yīng)采用對焊法蘭。

（7）對于易燃、有毒介質(zhì)，設(shè)計壓力≥0.59MPa，或一般介質(zhì)，設(shè)計壓力≥1.57MPa，均需采用方頭螺栓。

（8）對于易燃、有毒介質(zhì)，若設(shè)計壓力≥1.57MPa，厚度>30mm，或設(shè)計壓力>0.59MPa的平蓋和管板，均應(yīng)采用鍛件。

1.4焊接要求

在焊接時，應(yīng)根據(jù)低溫鋼的特點來控制焊接工藝。一般，低溫壓力容器的焊接要求如下：

（1）不應(yīng)使用不連續(xù)的焊縫或點焊連接焊縫。

（2）在焊接時應(yīng)嚴(yán)格控制焊接線能量，以避免焊縫金屬及熱影響區(qū)形成粗晶組織而導(dǎo)致低溫韌性降低。一般，在焊接工藝所確定的范圍內(nèi)，宜盡量選用較小的焊接線能量。

（3）焊縫表面不得有裂紋、氣孔和咬邊等缺陷，應(yīng)盡量打磨光滑。

（4）不得在母材的非焊接部位引弧，焊接接頭應(yīng)嚴(yán)格避免焊接缺陷，不得有未焊透、未熔合、裂紋、氣孔、咬邊等缺陷，同時要盡量減小對接焊縫的余高，其應(yīng)不大于3mm。

（5）為避免壓力容器在低溫條件下發(fā)生脆斷的幾率，在焊后應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，以消除接頭區(qū)域內(nèi)的焊接殘余應(yīng)力。對于厚度大于16mm的焊接接頭，在進(jìn)行熱處理后，要求其溫度不應(yīng)超過鋼材的回火溫度。

1.5檢驗標(biāo)準(zhǔn)

（1）用于制造低溫壓力容器簡體、封頭的鋼板，當(dāng)其鋼板厚度超過標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)進(jìn)行超聲波探傷，合格級別為Ⅲ級。

（2）對接焊縫凡符合下列情況之一者，應(yīng)經(jīng)100%的射線探傷或超聲波探傷：1）設(shè)計壓力>0.59MPa，介質(zhì)為易燃、有毒；2）設(shè)計壓力>1.57MPa；3）低碳鋼及碳錳鋼板設(shè)計溫度≥-40℃，但接頭厚度>25mm；4）鐵素體鋼設(shè)計溫度355MPa，或合金元素含量>3%；6）厚度>38mm的碳素鋼，厚度>30mm的16MnR，厚度>25mm的15MnVR及奧氏體不銹鋼，厚度>16mm的12CrMo、15CrMo。

（3）若對接接頭采用局部射線探傷，要求其檢測長度不得小于各條焊縫長度的50%且不小于250mm。

（4）采用100%的磁粉探傷或滲透探傷的部位有：1）進(jìn)行過100%射線探傷或超聲波探傷的容器的T型接頭、對接焊縫和角焊縫；2）σs>390MPa的高強鋼殼體上全部焊縫及熱影響區(qū)表面；3）殼體上拆除臨時附件后的焊痕及補焊的表面；4）溫度1.57MPa的法蘭用螺栓。

2.結(jié)束語

總之，低溫壓力容器是一種工作在-20℃環(huán)境下的壓力容器，這就決定了其設(shè)計方法與普通壓力容器有很大的區(qū)別。因此，在進(jìn)行低溫壓力容器設(shè)計、制造及檢驗時，必須遵照《壓力容器（ GB150.1～150.4-2011）》的標(biāo)準(zhǔn)及要求，通過實際情況處理低溫壓力容器中常見的問題，以不斷提高低溫壓力容器的質(zhì)量，防止壓力容器在低溫操作過程中發(fā)生脆性斷裂事故。

篇（4）

中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

一、前言

通過對壓力容器設(shè)計的特點以及技術(shù)要求的分析，同時還結(jié)合自己的研究，對現(xiàn)階段壓力容器設(shè)計的相關(guān)的問題進(jìn)行分析研究，可以不斷的提高我國在壓力容器設(shè)計上的水平，促進(jìn)我國壓力容器設(shè)計的整體發(fā)展。

二、壓力容器的設(shè)計要求

1.確保工藝生產(chǎn)的順利完成

有些壓力容器應(yīng)用于工能夠業(yè)生產(chǎn)中時是要承擔(dān)完成相應(yīng)的工藝過程，例如石油化工生產(chǎn)中，整個工藝過程要在壓力容器中進(jìn)行，這就要求壓力容器要滿足整個工藝要求達(dá)到的壓力、溫度以及各種工藝完成所需的其他規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。

2.確保安全可靠的運行

一些應(yīng)用于化工生產(chǎn)的物料多數(shù)具有強烈的腐蝕性和易燃性，甚至是毒性，很容易在生產(chǎn)過程中引發(fā)火災(zāi)甚至是惡性的爆炸事故，使得壓力容器內(nèi)部儲存的能量瞬間釋放，具有極大的摧毀力。因此在進(jìn)行容器設(shè)計時一定要保證容器能夠安全可靠地進(jìn)行運行。

3.滿足預(yù)定的使用壽命

化工生產(chǎn)材料會對壓力容器進(jìn)行腐蝕，使得壓力容器器壁變薄甚至爛穿，造成生產(chǎn)安全隱患。因此，在進(jìn)行壓力容器設(shè)計時一定要選擇合理的材質(zhì)，并且經(jīng)過科學(xué)計算確保壓力容器在使用壽命周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)性能的完好性。

4.經(jīng)濟(jì)性

壓力容器在進(jìn)行設(shè)計時，在保證安全使用的前提下，盡量結(jié)構(gòu)簡單、方便制造，盡量節(jié)約貴重材料的使用降低制造成本和維修的成本。盡量提高壓力容器的性價比。

三、壓力容器的特點

所謂的壓力容器具體是指盛裝液體或氣體并能承載一定壓力的密閉設(shè)備，較為常見的壓力容器有反映容器、貯運容器、分離容器等等。無論何種類型的壓力容器基本都具有以下特點：

其一，產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)性加強。壓力容器的設(shè)計與一般機械類產(chǎn)品的設(shè)計有所不同，設(shè)計人員在應(yīng)用各種軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，既要求其熟練掌握計算機技術(shù)，還要具備化工設(shè)備的相關(guān)知識，這樣設(shè)計出來的產(chǎn)品才更符合使用要求；

其二，制造工藝多樣性。由于壓力容器的適用范圍較廣，在很多行業(yè)中均有所應(yīng)用，如制藥、飲食、化工、冶煉、石油等等，這就造成了壓力容器品種繁多的現(xiàn)象，即便在相同類型的產(chǎn)品中，有時也會因特殊原因或客戶需求導(dǎo)致產(chǎn)品上存在一定差異，而產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不同，引起制造工藝的多樣性；

其三，產(chǎn)品綜合性較強。壓力容器產(chǎn)品在設(shè)計制造過程中，需要涉及機械加工技術(shù)、冶金技術(shù)、無損檢測技術(shù)、安全防護(hù)技術(shù)、防腐蝕技術(shù)等等，是一種涉及諸多學(xué)科的產(chǎn)品，這就導(dǎo)致了產(chǎn)品在設(shè)計制造過程中必須由多方協(xié)作來共同完成，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。

四、壓力容器設(shè)計的相關(guān)問題分析

1．預(yù)防應(yīng)力腐蝕破裂的對策問題

應(yīng)力腐蝕常出現(xiàn)于不同的腐蝕系統(tǒng),但不論何種,均由于金屬材質(zhì)在固定腐蝕環(huán)境下合并承受持久高溫的拉應(yīng)力作用而形成的晶界或者穿晶裂紋,當(dāng)裂紋的體積逐漸演變成一定數(shù)值時,即便應(yīng)力尚未達(dá)到材質(zhì)的承載極限,也會引發(fā)空前絕后的破裂。較為常見的應(yīng)力腐蝕系統(tǒng)有:無水液氨、碳鋼、奧氏體不銹鋼、濕H2S和低合金鋼等。由應(yīng)力腐蝕而產(chǎn)生的持久高溫拉應(yīng)力,通常出現(xiàn)在容器操作時的熱應(yīng)力、容器內(nèi)壓導(dǎo)致的常規(guī)應(yīng)力以及容器焊接時的殘余應(yīng)力等,其中由于容器焊接時而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力占多數(shù)。腐蝕系統(tǒng)的不同,其形成的應(yīng)力腐蝕指標(biāo)、環(huán)境條件也有所差異,但只要達(dá)到各自相應(yīng)的數(shù)值,便會出現(xiàn)相同的腐蝕形狀、危險程度、破壞特點。對于這一問題,在實際設(shè)計中,通常采用預(yù)防應(yīng)力腐蝕破裂的基本對策,例如,改善應(yīng)力的腐蝕環(huán)境、改進(jìn)容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、降低其的設(shè)計應(yīng)力、提升制造的精確度等,這些方面對各種應(yīng)力腐蝕系統(tǒng)均能適用。由于濕H2S系統(tǒng)的應(yīng)力腐蝕常伴有酸性的腐蝕,因此,對其的設(shè)計,應(yīng)更加仔細(xì)及嚴(yán)格,切忌誤認(rèn)為這種預(yù)防方法的效果和適用性有所差別。

2.壓力容器的壽命設(shè)計問題

由于設(shè)計人員在操作壓力容器時未能很好確定其的操作參數(shù),進(jìn)而難以精確估計整個容器的使用壽命。若壓力容器的運行時間超出其所設(shè)計的使用壽命時,缺少相關(guān)的法規(guī)政策規(guī)定檢修人員如何處理壓力容器的故障,從而造成不必要的安全事故。對此,壓力容器的壽命設(shè)計問題始終是國內(nèi)設(shè)計單位及人員極其避及的問題之一。然而,在現(xiàn)實生活中,設(shè)計人員難免會遇到有關(guān)壓力容器的壽命設(shè)計問題,具體原因主要包括以下幾個方面:第一,材料的力學(xué)性能方面,比如高溫斷裂、蠕變等對時間的依存性較大。第二,載荷方面的因素,比如周期性的載荷。第三,受到腐蝕的因素制約,進(jìn)一步影響了容器的使用壽命等。

依據(jù)GB150—1998《鋼制壓力容器》的規(guī)定要求,設(shè)計人員在設(shè)計壓力容器的使用壽命中,應(yīng)根據(jù)預(yù)計的容器介質(zhì)及壽命加以計算金屬材質(zhì)的腐蝕速度,進(jìn)而確定其的腐蝕裕量。容器的腐蝕速度主要包括兩個方面,即介質(zhì)本身的腐蝕與介質(zhì)流動對壓力容器材料的磨蝕?！秹毫θ萜靼踩夹g(shù)監(jiān)察規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)則規(guī)定:“為預(yù)防及避免容器操作時超過其預(yù)計壽命而發(fā)生相應(yīng)的安全事故,通常情況下,設(shè)計單位應(yīng)在容器的設(shè)計圖紙上標(biāo)注其的使用壽命”。另外,在其他的法規(guī)政策中也有所規(guī)定。

壓力容器的預(yù)計使用壽命并非等于其的實際壽命,其僅是設(shè)計人員為使后續(xù)的操作依次進(jìn)行而做出的估算。在設(shè)計圖紙上標(biāo)注預(yù)計壽命,目的是為了給容器的操作及使用者引以為戒,當(dāng)容器的實際使用壽命超出預(yù)計的壽命時,能及時采取相應(yīng)的解救對策,從而避免不必要的安全事故發(fā)生。

最后,壓力容器的壽命設(shè)計作為一個較為復(fù)雜的難題,包含著材料選取、結(jié)構(gòu)設(shè)置以及腐蝕數(shù)據(jù)等眾多的設(shè)計要素,其預(yù)計的準(zhǔn)確與否,主要取決于設(shè)計人員的水平及經(jīng)驗。不論是為了滿足設(shè)計的要求,還是提升設(shè)計人員的水平,均應(yīng)在設(shè)計圖紙上標(biāo)明容器的預(yù)計壽命。

3.壓力容器與安全閥之間的連接管的璧厚問題

在安全閥設(shè)計中，我們一般根據(jù)《容規(guī)》相關(guān)公式計算出安全閥最小流道直徑（閥座喉徑），再結(jié)合容器內(nèi)介質(zhì)確定安全閥的規(guī)格型號，并確定與安全閥連接管的規(guī)格型號。譬如：通過計算安全閥喉徑為15.85mm根據(jù)容器介質(zhì)我們選A21W-40P，公稱通徑DN20的安全閥可以滿足要求，又通過計算與安全閥連接管所需要璧厚4.5，這時我們有些設(shè)計者即選用Φ25×5的管子，這顯然是錯誤的，因為這時管子內(nèi)徑Φ15mm已小于通過計算的安全閥喉徑Φ15.85mm，顯然安全泄放裝置已起不到應(yīng)有的作用，所以我們必須嚴(yán)格按照《容規(guī)》第152條第2款的要求執(zhí)行，即：壓力容器與安全閥之間的連接管和管件的通孔，其截面積不得小于安全閥的進(jìn)口截面積，選用Φ25×4.5的接管。

4.開平板的使用問題

在壓力容器設(shè)計制造過程中常常有設(shè)計者這樣規(guī)定：開平板不可以使用，這種規(guī)定是沒有技術(shù)依據(jù)的。開平板和原平板在新修訂的GB709中分別被稱為單扎鋼板和剪切鋼板（連軋鋼板）。鋼板從鋼廠出來的時候是成卷的，這些被機器開平后的平板就叫做“開平板”，它比平的原平板（或者叫中板）便宜。

GB150中使用的是GB3274《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱扎厚鋼板和鋼帶》表中的Q235-B鋼板，而GB3274中的Q235-B鋼板包括開平板和原平板，故開平板也可以用在壓力容器上，但其標(biāo)注方式不一樣，如8mm厚的鋼板，單扎鋼板標(biāo)注為δ=8mm，開平板標(biāo)注為7.x（x=1,2,3…9），但開平板偏差比單扎鋼板規(guī)定還嚴(yán)格。

開平板的內(nèi)應(yīng)力較高，因此尺寸穩(wěn)定性較差，但鋼板出廠的劃分標(biāo)準(zhǔn)一般按抗拉強度、常溫屈服點及各種化學(xué)成分劃分的，開平板的內(nèi)應(yīng)力一般不在考慮范圍內(nèi)。開平板可能有冷作硬化的傾向，在焊接時會有較大的焊接變形，很難調(diào)整，所以對外觀質(zhì)量要求較高的部件不能使用開平板，且開平板的厚度一般在6~12mm。故在壓力不太高，對容器外觀質(zhì)量要求不太嚴(yán)格的壓力容器上選用開平板并不違反相關(guān)規(guī)定，且較為經(jīng)濟(jì)。

五、結(jié)束語

總之，加強對壓力容器設(shè)計的分析探討，可以不斷的提高我國在這方面的研究水平，這對于該領(lǐng)域的發(fā)展來說意義重大。

參考文獻(xiàn)：

篇（5）

1 高溫變形機理分析

對于復(fù)合鋼板壓力容器所使用的不銹鋼復(fù)合鋼板而言，其屬于第二類固溶體，在蠕變的過程和位錯的結(jié)構(gòu)方面與純金屬是相一致的，對于蠕變變形而言，也主要是通過位錯滑移、晶界滑移等方面的機理實施的，然而蠕變機理方面存在的差異，導(dǎo)致溫度、應(yīng)力和蠕變階段方面的變化，對蠕變變形所起到的作用也是不同的。

1.1 位錯滑移蠕變

在整個蠕變的過程中，其中非常重要的蠕變變形機理之一就是位錯滑移。具體而言，首先在蠕變的初級階段，一般在位錯密度方面往往是非常低的，受到了溶質(zhì)原子、第二相粒子等各種其它雜質(zhì)的阻礙，進(jìn)而出現(xiàn)了塞積的現(xiàn)象，導(dǎo)致位錯運動仍然受到阻礙。在溫度較高的情況下，隨著蠕變變形量方面的增加，位錯的密度也會提升，而亞結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)細(xì)化。在這種情況下，位錯是十分容易借助外界所提供的熱激活能和空位擴(kuò)散，進(jìn)而跨越雜質(zhì)的障礙，繼續(xù)滑移，如果溫度升高，熱激活過程就越活躍，沖破雜質(zhì)產(chǎn)生的障礙所需要的外應(yīng)力也越少，進(jìn)而更容易出現(xiàn)位錯滑移。

1.2 晶界滑動蠕變

在蠕變變形的過程中，晶界滑移實際上是一種重要的協(xié)調(diào)機制。一般在常溫的情況下，對于晶界的滑動變形而言往往是非常不明顯，是不易被發(fā)現(xiàn)的，甚至這種變化是可以忽略不計的。然而，在高溫的情況下，因為晶界上的原子是十分容易擴(kuò)散的，在受力以后是十分容易滑動的。實際上，在溫度逐漸升高、應(yīng)力逐漸降低，并且晶粒度逐漸減小的情況下，對于蠕變的整個過程而言，晶界滑動的作用和影響也是不斷增大的，甚至是可以占據(jù)到總?cè)渥冏冃瘟康亩种?，以此同時，對于蠕變斷裂而言，晶界的變形也是有著十分重大的作用的。對于晶界滑動的協(xié)調(diào)機制而言，蠕變的擴(kuò)散需要通過晶界滑動進(jìn)行具體的協(xié)調(diào)，或者說晶界滑動需要通過擴(kuò)散蠕變進(jìn)行具體的協(xié)調(diào)，進(jìn)而保持材料的連續(xù)。相反在晶界上就可能會出現(xiàn)一定的空隙或者形成物質(zhì)堆積。

2 高溫斷裂的影響因素

2.1 溫度對蠕變斷裂的影響

因為溫度對于熱激活能的影響是比較大的，溫度越高，所形成的空洞的速度也就越快，空洞的密度也越大，縮短了空洞和空洞之間的交匯所需要的時間，使得發(fā)生蠕變的機率也有所提高。依據(jù)損傷力學(xué)的基本原理，對于金屬的損傷而言，其主要是與晶格間微裂紋的萌生以及增長的過程相對應(yīng)的，在不發(fā)生變化或者變化緩慢的載荷作用的情況下，對于損傷的具體演變而言可以呈現(xiàn)時間的函數(shù)，溫度越高金屬的損傷呈現(xiàn)的就越明顯。

2.2 載荷對蠕變斷裂的影響

對于試樣的蠕變行為而言，載荷的增加是具有一定的影響力的。在應(yīng)力不斷提高的情況下，空洞的尺寸也是有所增大的，相應(yīng)空洞的密度也有所增加。但是，應(yīng)力的影響與溫度相比，溫度的影響是相對較大的。在理論方面看，在空位所形成的半徑為 R 的球形空洞的過程中，如果想要使得系統(tǒng)能量保持穩(wěn)定，其臨界的半徑實際上應(yīng)與應(yīng)力成反比，而與空洞單位面積的表面成正比。因此，臨界半徑是隨著應(yīng)力的不斷增大而減小的，或者說，在改變應(yīng)力，而其它的條件不變的情況下，在應(yīng)力提高的情況下，空洞長大的時間也就更多。

3 復(fù)合鋼板壓力容器焊縫高溫變化

在分析復(fù)合鋼板壓力容器的焊縫部位在高溫的情況下，產(chǎn)生蠕變的具體機理中，要將復(fù)合鋼板壓力容器焊接的過程和具體材料在高溫的情況下發(fā)生蠕變的具體機理結(jié)合起來。復(fù)合鋼板壓力容器在高溫環(huán)境下作業(yè)時，焊縫的蠕變變形主要受位錯滑移、原子擴(kuò)散、晶界變形與滑移等方式影響著，致使出現(xiàn)焊接缺陷處，這種缺陷生長并交匯連接，最終形成蠕變微裂紋，直到斷裂。

3.1 焊接缺陷處的高溫蠕變的分析

在復(fù)合鋼板壓力容器焊接以后，在焊縫復(fù)層與過渡層的界面、過渡層與焊縫基層的焊接界面以及過渡層焊縫、焊縫各區(qū)域的熱影響區(qū)會出現(xiàn)比較多的焊接缺陷。在這里，過渡層與復(fù)層焊縫的熱影響區(qū)的缺陷是最嚴(yán)重的。其主要的原因在于，在長期的高溫環(huán)境下，操作會有很大壓力，這種壓力會引發(fā)環(huán)向與軸向的應(yīng)力作用，而熱影響區(qū)是最薄弱的部位，蠕變的發(fā)展會相對迅速，使其最先產(chǎn)生高溫蠕變，并逐漸擴(kuò)展至整個焊縫熱影響區(qū)。當(dāng)然，在復(fù)合鋼板壓力容器的焊縫高溫蠕變的過程中，無非刻意去把蠕變整個過程分成各個階段，因為在實踐中，有可能整個焊縫的各個部位會同時出現(xiàn)蠕變的情況，只是不同部位的蠕變的強度不同罷了。

3.2 焊縫晶界缺陷的高溫蠕變的分析

在復(fù)合鋼板壓力容器的焊縫部位，會有兩方面的情況出現(xiàn)。第一方面，在復(fù)合鋼板焊縫的過渡層的晶界上有大量的碳滯留，與Cr、Mo等第二相粒子形成碳化共晶雜質(zhì)；第二方面，在高溫環(huán)境下，焊縫的復(fù)層與過渡層、過渡層與基層的晶界面上，會形成大量第二相粒子，在焊接熱影響區(qū)則會有諸如MnS夾雜。在上述的碳化物和MnS等共晶雜質(zhì)上，其空洞會優(yōu)先形核。通過研究表明，奧氏體鋼中的空洞會在晶界上、碳化物上形核。

4 結(jié)語

影響金屬材料的高溫蠕變的因素是多方面的，像溫度、材料中含有的化學(xué)成分、冶金工藝、組織結(jié)構(gòu)和熱處理方式等都是影響的因素。然而，復(fù)合鋼板壓力容器的焊縫所產(chǎn)生的高溫蠕變，除上述影響因素外，還和焊縫焊接的工藝、焊縫的結(jié)構(gòu)和金相組織有密切的關(guān)系。復(fù)合鋼板壓力容器的焊接，不但增加了過渡層的焊接，還有其他金屬的焊接，焊后會留下很多的焊接上的缺陷，過渡層焊縫的熱影響區(qū)在這種情況下是最容易形成蠕變空洞的，導(dǎo)致蠕變裂紋的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

篇（6）

繞規(guī)模發(fā)放貸款。

出口押匯的主要作用在于為我國出口企業(yè)提供資金融通，加速出口企業(yè)資金周轉(zhuǎn)，鼓勵我國企業(yè)出口創(chuàng)匯。為了充分體現(xiàn)出口押匯業(yè)務(wù)政策的優(yōu)惠性，政策規(guī)定出口押匯不得占用銀行的信貸規(guī)模指標(biāo)。然而在實踐中，有些商業(yè)銀行卻出于對信貸規(guī)模和其他因素的考慮，將一般外匯貸款當(dāng)作出口押匯業(yè)務(wù)，即擴(kuò)大人民幣的貸款規(guī)模。我國商業(yè)銀行法第39條第2項、第4項分別規(guī)定：貸款余額與存款余額的比例不得超過75%，對同一借款人的貸款余額與商業(yè)銀行資本余額的比例不超過25%。因此，將外匯貸款業(yè)務(wù)當(dāng)作出口押匯業(yè)務(wù)，如果貸款數(shù)額超出了我國商業(yè)銀行關(guān)于資產(chǎn)負(fù)債比例管理的規(guī)定，不僅違反了國家法律及政策性的規(guī)定，而且還繞了貸款規(guī)?？刂频募t燈，會變相地擴(kuò)大人民幣貸款的規(guī)模。

將打包貸款當(dāng)做出口押匯。

打包貸款是指在信用證結(jié)算方式下，出口商以信用證為抵押向銀行申請發(fā)貨前取得一定資金融通的一種融資方式。在實踐中，在出口商僅僅提供信用證單據(jù)的情況下，銀行就為其辦理出口押匯。因此銀行實際上是將打包貸款當(dāng)成了出口押匯。由于打包貸款下出口商不提供貨物出運的全套單據(jù)，因此對于辦理出口押匯的銀行而言，信用證只是還款來源的保證，而不是抵押。由于沒有貨物、沒有擔(dān)保，因此銀行會面臨回收貸款的風(fēng)險。在出口企業(yè)無法按時提交信用證條款中要求的各種單證或全部信用證的所有條款時，商業(yè)銀行就無法用抵押的信用證向開證行提出付款要求，商業(yè)銀行能否回收貸款只能依靠出口企業(yè)的信譽。

審查不嚴(yán)，造成國家退稅款流失。

我國出口收匯核銷管理辦法實施細(xì)則第23條規(guī)定：對于打包放款或者出口押匯，銀行在結(jié)匯或者入帳的同時不得出具出口收匯核銷專用聯(lián)，須待出口貨款收回后，才能按照本實施細(xì)則第22條的要求辦理有關(guān)手續(xù)，并出具出口收匯核銷專用聯(lián)。但是，在實踐中，銀行為出口企業(yè)辦理完出口押匯手續(xù)，違規(guī)操作，無論貨物是否出口，出口單位是否收回外匯，都給出口商結(jié)匯水單，到外匯管理局核銷。因此，違規(guī)的出口押匯，便可以為企業(yè)套取國家退稅款提供方便。商業(yè)銀行違規(guī)辦理出口押匯業(yè)務(wù)，不僅使國家退稅不實，而且也使銀行外匯資產(chǎn)帶來巨大的風(fēng)險。

與現(xiàn)行法律規(guī)定要求不一致，引發(fā)法律風(fēng)險。

銀行在實際辦理出口押匯時，有時會在押匯協(xié)議中約定，在押匯申請人不能如期償還押匯款項時，則獲得對相關(guān)單據(jù)及其所指向貨物的所有權(quán)。但是我國擔(dān)保法第66條規(guī)定：出質(zhì)人和質(zhì)權(quán)人在合同中不得約定在債務(wù)履行期限屆滿質(zhì)權(quán)人未受清償時，質(zhì)物的所有權(quán)轉(zhuǎn)移為質(zhì)權(quán)人所有。但是由于各個國家的法律法規(guī)對同一問題規(guī)定的不同，勢必會引發(fā)一定的法律風(fēng)險。具體到出口押匯協(xié)議，國內(nèi)銀行在出口押匯實踐中采取與國內(nèi)法不協(xié)調(diào)的做法，可能會幫助其贏得一些國外的訴訟。但是如果在涉外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易糾紛中，如果確定我國的法律為其適用的準(zhǔn)據(jù)法，則會因為與我國法律相違背而產(chǎn)生一些問題。

對策分析

銀行辦理出口押匯存在的問題，既有內(nèi)部因素，諸如銀行自身利益驅(qū)使，如通過變換手法繞規(guī)模發(fā)放貸款，以增加銀行的收益；也有外部的原因，如銀行間為了競爭的需要，采取一些變通或違規(guī)的做法，以此來爭取客戶等。針對這些問題，筆者認(rèn)為，除強化宏觀金融意識、加強人才管理和培訓(xùn)力度外，從業(yè)務(wù)角度來說，應(yīng)有四大方面需要重視：

首先，要加強銀行墊款資金的管理。

由于出口押匯業(yè)務(wù)不同于其他外匯貸款業(yè)務(wù)，從押匯到實現(xiàn)出口貨款的收回需要一段時間，且貨款是否能按時足額收回，具有不確定性。從出口方而言，一旦出口企業(yè)貨款不能收回，造成的損失可能會殃及銀行，因而導(dǎo)致銀行墊款的風(fēng)險。我國商業(yè)銀行法第59條規(guī)定：商業(yè)銀行應(yīng)當(dāng)按照有關(guān)規(guī)定，制定本行的業(yè)務(wù)規(guī)則，建立、健全本行的風(fēng)險管理和內(nèi)部控制制度。銀行通過健全風(fēng)險管理和內(nèi)控制度，加強對出口押匯墊款資金實行跟蹤管理，對押匯日期、金額、核銷期限、未核銷原因等情況進(jìn)行嚴(yán)格考核，并通過出口押匯的總賬與明細(xì)賬來反映押匯業(yè)務(wù)的管理、以及效益的情況。

其次，要加強各種單據(jù)和申請人資格的審查。

國際貿(mào)易融資業(yè)務(wù)中涉及的各種單據(jù)種類多、內(nèi)容廣，稍有不慎就有可能出現(xiàn)出口押匯詐騙的風(fēng)險。加強對各種單據(jù)和申請人的資格審查不但涉及業(yè)務(wù)收入的獲得，而且還關(guān)系融資款項的回收。因此對單據(jù)審查不符條款、開證行或議付行資信和經(jīng)營作風(fēng)不佳、索匯路線曲折、申請人或開證行所在地區(qū)或國家政局不穩(wěn)等影響到融資款項回收的情況，商業(yè)銀行要認(rèn)真、嚴(yán)格對待，不符合自身經(jīng)營原則的，堅決不予辦理。

再次，及時核銷銀行墊款。

篇（7）

【Abstract】Taking engineering actual demand into account， ANSYS finite element software studies and analyzes stress and deformation of pressure vessels .Then to follow the design principles as a precondition， finite element model of pressure vessels to optimize the design and analysis， which aims at minimizing the quality after meeting the strength and stiffness requirements. At the same time， optimization analysis module of ANSYS carries on the optimization with pressure and wall thickness， provide theoretical basis with optimization.

【Key words】pressure vessels；Stress Analysis；optimization；ANSYS finite element software

1 引言

隨著科技的發(fā)展，壓力容器在眾多工業(yè)部門中有著廣泛的應(yīng)用，對壓力容器的要求也越來越高。以往的壓力容器及其部件的設(shè)計基本采用常規(guī)設(shè)計法，以彈性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，材料的許用應(yīng)力采用較大的安全系數(shù)來保障。由于設(shè)計偏于保守使得設(shè)計的容器比較笨重，且成本較高，材料有所浪費。

隨著工化設(shè)計朝著大型化，復(fù)雜化，高參數(shù)化方向發(fā)展，壓力容器部件越來越多的利用有限元壓力分析來完成。新的分析設(shè)計主要以塑性失效和彈塑性失效準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，比較詳細(xì)的計算了容器和承壓部件的應(yīng)力，并利用大型有限元軟件ANSYS對壓力容器的壁厚及承壓進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計分析。

2 典型壓力容器有限元分析

2.1 基于ANSYS的壓力容器有限元分析

在分析過程中壓力容器將空間問題平面化，有限元模型選取PLANE42單元。在ANSYS軟件中采用直接建模的方法，省略壓力容器的其他結(jié)構(gòu)（如群座、螺栓等），并設(shè)定軸對稱選項，建立1/4軸對稱分析模型如圖2-2示。端部封頭對稱面各節(jié)點約束水平向位移，筒體下端各節(jié)點約束軸向位移，內(nèi)壁施加均布荷載P=10Mpa.

2.1.1 對有限元模型施加邊界條件并求解

有限元分析的目的是了解模型對外部施加荷載的響應(yīng)。在本例中，模型受到的荷載有內(nèi)壓，外壓，重力以及支撐力，考慮到重力，外壓和支撐力相對內(nèi)壓的影響而言作用甚小，可以忽略。因此只對內(nèi)壁施加線荷載P=10Mpa，接下來進(jìn)入求解處理器進(jìn)行求解，獲得位移云圖及應(yīng)力云圖，如圖2-1，2-2示。

圖 2-1 工作壓力為10 Mpa時的位移云圖 圖 2-2 工作壓力為10 Mpa時的應(yīng)力云圖

圖中位移及應(yīng)力大小分別采用不同的顏色表示，其中紅色表示位移及應(yīng)力的最大值，藍(lán)色是最小值。從圖中可以看出位移的最大值出現(xiàn)在筒體下端，為1.2mm；應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在筒體與端部過渡的弧形處，最大值為95.7Mpa。

2.1.2 結(jié)果分析

圖2-1，2-2反映了筒壁受內(nèi)壓作用后結(jié)構(gòu)模型的位移、應(yīng)力情況，從圖中可以看出：（1）由于受內(nèi)壓作用，筒壁向外膨脹，模型為軸對稱圖形，所受的壓力是均布的，膨脹亦是均勻的，與預(yù)期相符；（2）筒壁沿軸向應(yīng)力分布是不均勻的，應(yīng)力最大出現(xiàn)在筒體與端部進(jìn)氣管的過渡處。這是因為模型進(jìn)氣管處尺寸發(fā)生了較大變化，導(dǎo)致應(yīng)力集中，所以數(shù)值模擬結(jié)果是合理的；（3）通過對筒壁進(jìn)行強度校核表明，當(dāng)材料采用Q235-A時，壓力容器的最大應(yīng)力值遠(yuǎn)小于其許用應(yīng)力（235Mpa），表明筒體的承壓空間還是有一定的提高潛勢的。

2.2 壓力容器承壓能力的分析

上述結(jié)果中表明該壓力容器的承壓空間還可以提升，故此對該模型分別施加線荷載P=5Mpa、15Mpa、16Mpa、17Mpa、18Mpa、19Mpa、20Mpa、25Mpa，分析其結(jié)果變化。圖2-3，2-4是模型的最大位移、最大應(yīng)力值隨壓力的變化曲線圖。

從圖中可以看出：（1）位移和應(yīng)力均隨著壓力的增加而變大，變化速率由大變小最后趨于平緩；（2）分析位移及應(yīng)力的變化曲線表明，自開始加載到施加荷載15Mpa，其變化為線性變化，15Mpa到加載至25Mpa時，變化增長緩慢甚至趨于平緩。這與鋼材的力學(xué)性能有關(guān)：鋼材從加載到拉斷，有四個階段，即彈性階段、屈服階段、強化階段與破壞階段。從加載到某一定值時曲線呈直線變化是因為鋼材處于彈性階段，再繼續(xù)加載曲線出現(xiàn)平緩是因為鋼材進(jìn)入屈服階段，產(chǎn)生塑性變形。所以也可以證明該有限元分析的可靠性；（3）從圖中易找出曲線從直線段過渡到平緩段的臨界點，即壓力15Mpa，此時該模型的最大位移為2.03mm，最大應(yīng)力值為168Mpa（小于許用應(yīng)力235Mpa）。

圖2-3 不同承壓下最大位移值的變化曲線 圖2-4 最大應(yīng)力隨承壓的變化曲線

2.3 壓力容器厚度的優(yōu)化設(shè)計

為了充分提高壓力容器的整體性能和材料的有效利用率，基于“塑性失效”和“彈塑性失效”準(zhǔn)則，以板殼理論，彈性與塑性理論及有限元方法，根據(jù)具體工況，對壓力容器各部位進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力計算及分析，在不降低設(shè)備安全性的前提下選取相對較低的安全系數(shù)，從而降低結(jié)構(gòu)的厚度，使材料得到有效利用。

上述承壓15Mpa時該壓力容器的最大位移值為2mm，最大應(yīng)力值168Mpa小于其許用應(yīng)力235Mpa，故可以考慮變化筒壁厚度，使材料發(fā)揮最大強度。所以在臨界承壓15Mpa的作用下試將原筒壁厚度25mm變?yōu)?0mm，21mm，22mm，30mm進(jìn)行試算。下圖2-5、2-6為最大位移值、最大應(yīng)力值隨筒壁厚度的變化曲線。

圖2-5 最大位移值隨筒壁厚度的變化曲線 圖2-6 最大應(yīng)力值隨筒壁厚度的變化曲線

由圖可以看出：（1）在臨界承壓15Mpa下，容器的最大位移值、最大應(yīng)力值均隨著筒壁厚度的增加而減?。唬?）從最大應(yīng)力值與筒體壁厚的變化曲線中可以看出，當(dāng)壁厚為21mm時其最大應(yīng)力值為231Mpa小于其許用應(yīng)力。故此可以認(rèn)為在臨界承壓下，該壓力容器的最優(yōu)筒體壁厚為21mm，在此條件材料能發(fā)揮較高的強度。

3結(jié)語

本文采用ANSYSY軟件對壓力容器的位移、應(yīng)力進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，同時對壓力容器在滿足給定剛度和強度條件下進(jìn)行厚度最小的優(yōu)化設(shè)計。研究計算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：

（1）壓力容器在受內(nèi)壓時，筒體中間位置變形最大，最大應(yīng)力則發(fā)生在端部進(jìn)氣管與筒體的過渡處；

（2）在該給定容器的條件中，可以得到此容器的最大臨界承壓為15Mpa，此時的剛度、強度及應(yīng)力均滿足要求；

（3）為了最大發(fā)揮材料的用途，在滿足給定強度和剛度條件下對該容器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可以得到其最優(yōu)筒壁厚度為21mm。

同時也可以看出ANSYSY軟件對分析壓力容器的可靠性，有效性。很大程度上減少了設(shè)計成本和設(shè)計周期，也為更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了新的方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，JB4732，1995.鋼制壓力容器---分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[R].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1995.

[2] 朱愛華.應(yīng)用有限元分析軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計（期刊論文）.機械制造與設(shè)計，2005（12）.

[3]夏峰社，朱哲，淡勇.高壓容器筒體結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計〔期刊論文〕.西安石油大學(xué)學(xué)報，2010（1）.

篇（8）

中圖分類號：O213.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

壓力容器是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中必不可少的一種承壓設(shè)備，在人們的日常生活、科學(xué)研究以及工業(yè)生產(chǎn)的過程當(dāng)中都廣泛被應(yīng)用，常使用在有毒、易爆和易燃的工況中，在腐蝕介質(zhì)和一定的壓力、溫度條件下，能夠使設(shè)備受到破壞和失效，導(dǎo)致事故的發(fā)生，引起中毒、火災(zāi)、爆炸和環(huán)境污染等問題，給人民和國家的生命財產(chǎn)安全造成巨大的損失。

一、壓力容器的概述

1、概念。所謂壓力容器，指的就是盛裝的液體或者是氣體，是一種能夠承載壓力的設(shè)備，在電力、醫(yī)藥、化工和煉油等工業(yè)中都發(fā)揮著非常重要的作用，最高的工作壓力范圍等于或大于0.1MPa，容積與壓力的乘機應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛘呤歉哂跇?biāo)準(zhǔn)的沸點、液點，設(shè)備的正常使用條件非常復(fù)雜，在運行、制造以及設(shè)計的過程當(dāng)中，如果不能得到有效的質(zhì)量保證，就很容易造成安全事故的發(fā)生，引起環(huán)境污染、中毒、火災(zāi)、爆炸等重大險情的發(fā)生。

2、結(jié)構(gòu)組織。在壓力容器的制造過程當(dāng)中，必須要對工作的任務(wù)進(jìn)行分組、分工和協(xié)調(diào)合作，建設(shè)有效的質(zhì)量管理組織，任命質(zhì)量管理工作的主要管理工程師，在質(zhì)量管理的過程當(dāng)中加強對質(zhì)量檢驗人員的培訓(xùn)和資質(zhì)管理，充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

二、壓力容器制造的質(zhì)量保證體系

壓力容器的質(zhì)量保證體系指的就是在生產(chǎn)過程中對產(chǎn)品進(jìn)行檢驗檢查和監(jiān)督的執(zhí)行機構(gòu)，主要包括從材料、圖樣、質(zhì)量改進(jìn)、壓力試驗、理化檢驗等方面的環(huán)節(jié)，只有不斷健全完善壓力容器制造的質(zhì)量保證體系，才能使得壓力容器產(chǎn)品的制作質(zhì)量不斷提高，一方面，需要保證工作人員的質(zhì)量，質(zhì)量保障責(zé)任人也就是工程質(zhì)量管理的主要責(zé)任人，在自己的崗位上需要行使自己的崗位職責(zé)，嚴(yán)格把好產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量關(guān)，很多企業(yè)借用的是外單位人員的報崗制度，加強對責(zé)任人隊伍的建設(shè)，嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)，是保證壓力容器產(chǎn)品制造質(zhì)量的關(guān)鍵所在，另外，也需要給予質(zhì)量保證工程師在質(zhì)量上的否決權(quán)，在當(dāng)前的很多私營企業(yè)當(dāng)中，不少企業(yè)都存在著企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)決定質(zhì)量的原則，導(dǎo)致質(zhì)量保障工程師并不能夠根據(jù)實際的情況對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行保障。要想真正做到使質(zhì)量控制師取得一定的工作效果，就需要各個企業(yè)和相關(guān)部門的共同努力，建立健全質(zhì)量保證體系，在壓力容器生產(chǎn)資質(zhì)的申請過程當(dāng)中，嚴(yán)格檢查和督促取證企業(yè)的實際運行情況，對能夠影響到壓力容器制造質(zhì)量的相關(guān)環(huán)節(jié)要求加強控制，保證壓力容器的生產(chǎn)制造質(zhì)量。

三、壓力容器制造的質(zhì)量控制

1、原材料的質(zhì)量控制。壓力容器能夠被廣泛應(yīng)用到社會不同的行業(yè)當(dāng)中，其工況惡劣且復(fù)雜，如易爆、易燃、劇毒、高腐蝕、疲勞載荷、高壓、低溫、高溫等，這些惡劣的使用條件決定了其所用的原材料具有較多的種類，并且對其質(zhì)量要求很高。根據(jù)壓力容器所具有的這些特點，相關(guān)工作人員必須要從原材料的入廠檢驗著手，始終堅持所有零部件所使用原材料的可追蹤性和可靠性。原材料在進(jìn)廠之后，需要按照相關(guān)的訂貨協(xié)議對供貨商所提供的證明書進(jìn)行相關(guān)的質(zhì)量復(fù)查，保證原材料的各項性能指標(biāo)能夠準(zhǔn)確符合材料的供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，確定符合標(biāo)準(zhǔn)之后再對其進(jìn)行入庫的編號，建立原材料入庫檔案，并根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為原材料打鋼印，為了避免原材料出現(xiàn)銹蝕等現(xiàn)象，在打上鋼印之后需要涂上一層防銹的涂料，之后對其進(jìn)行合理擺放。

2、制作過程的控制。在壓力容器的制作過程當(dāng)中，加強對工藝的控制具有非常重要的作用，同簡單的產(chǎn)品加工工藝相比較，壓力容器的制造過程具有單臺套多品種的特點，這就需要制造廠針對不同的壓力容器編制不同的工藝文件，在制定出合理正確的工藝之后，在施工的過程當(dāng)中要嚴(yán)格執(zhí)行工藝流程，完成每個工序之后，檢驗員和操作者在工藝流程上要進(jìn)行簽字認(rèn)可。

3、焊接質(zhì)量的控制。在很大程度上，焊接的質(zhì)量會直接關(guān)系到壓力容器的使用壽命和安全，嚴(yán)格控制好焊接的質(zhì)量是壓力容器保證制作質(zhì)量的關(guān)鍵所在，首先，必須要建立起焊接材料發(fā)放、回收、保管等的制度，保證所購進(jìn)的材料能夠有產(chǎn)品合格證和質(zhì)量證明書，經(jīng)過驗收和檢查之后，才能按照相關(guān)的要求對其進(jìn)行入庫登記。要求從事壓力容器工業(yè)生產(chǎn)的焊工必須要持證上崗，在證件有效期內(nèi)承擔(dān)符合證件規(guī)定類別的焊接工作。

4、無損檢測質(zhì)量控制。無損檢測也被稱作探傷，壓力容器在制造的過程當(dāng)中常常會用到探傷的方法，主要包括滲透、磁粉、超聲以及射線幾種形式，在進(jìn)行無損檢測時，首先必須要明確設(shè)計要求的合格標(biāo)準(zhǔn)以及探傷的方法，分析看該方法是否可以執(zhí)行，也可以根據(jù)圖紙的具體要求來實行探傷的方法，另外，在進(jìn)行無損檢測時，實踐經(jīng)驗會顯得非常重要，不同的人利用同一個機器進(jìn)行操作，所得到的結(jié)果可能就會不同，那些經(jīng)驗較為豐富的工作人員所得出的正確率往往會很高。探傷儀器的質(zhì)量如何對于探傷的結(jié)果也能夠產(chǎn)生很大的影響，使用質(zhì)量不合格的儀器就很容易會造成誤判。

5、焊后的熱處理控制。壓力容器在制造的過程當(dāng)中往往會需要進(jìn)行相應(yīng)的熱處理操作，在進(jìn)行熱處理操作時，必須要注意控制降溫、保溫和升溫三個階段的溫度和速度，為了可以保證能夠達(dá)到熱處理的預(yù)期效果，就應(yīng)當(dāng)對熱處理的工藝進(jìn)行正確的編制，對關(guān)鍵的工藝參數(shù)作出較為嚴(yán)格明確的限制，嚴(yán)格執(zhí)行熱處理的工藝規(guī)范要求，做好記錄憑證，并對熱處理的儀表進(jìn)行定期的檢查。

四、結(jié)語

壓力容器制造的質(zhì)量主要包括安裝質(zhì)量、制造質(zhì)量以及設(shè)計的質(zhì)量，但影響最為關(guān)鍵的就是制造質(zhì)量，為了能夠盡量降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，使質(zhì)量管理體系能夠更加系統(tǒng)化和科學(xué)化，生產(chǎn)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求的相關(guān)產(chǎn)品，就需要建立起符合本單位生產(chǎn)要求的壓力容器制造質(zhì)量管理體系，建立健全壓力容器的質(zhì)量保證體系，改變傳統(tǒng)的管理方式，由傳統(tǒng)的管結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的管過程，把好產(chǎn)品的質(zhì)量關(guān)，避免產(chǎn)生不合格產(chǎn)品，嚴(yán)格控制影響壓力容器制造的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，確保壓力容器的制造質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

篇（9）

中圖分類號： TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

一.前言

化工事業(yè)的發(fā)展對我國的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用，化工壓力容器更是現(xiàn)階段化工企業(yè)生存發(fā)展的重要的設(shè)備保證。然而，由于我國當(dāng)前的壓力容器某些方面的技術(shù)尚不成熟以及設(shè)計人員等的主觀方面的問題，使得我國的壓力容器的安全性能不高，為了經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和人民生命財產(chǎn)安全，就必須加大化工壓力容器的安全、可靠性能的研究，不斷的推進(jìn)化工壓力容器的設(shè)計方式的改進(jìn)，促進(jìn)我國化工事業(yè)的發(fā)展。筆者結(jié)合多年的理論研究和實際工作經(jīng)驗，對化工壓力容器的可靠性的設(shè)計提出自己見解。

二.化工壓力容器的概述及可靠性設(shè)計原理簡述

1.化工壓力容器的概述

化工壓力容器是指化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)和試驗裝置中的承受壓力的容器。按其外徑與內(nèi)徑的比值K的大小而分為薄壁容器（K≤1.2）和厚壁容器（K＞1.2）。薄壁容器的受力可按二向（維）應(yīng)力狀態(tài)分析，厚壁容器因受力復(fù)雜，至少需按三向應(yīng)力狀態(tài)分析。按其承受壓力的高低可分為低壓容器（0.1≤p＜1.6MPa），中壓容器（1.6≤p＜10MPa）、高壓容器（10≤p＜100MPa）和超高壓容器（≥100MPa）。按其工藝過程則可分為反應(yīng)容器、換熱容器、分離容器、貯運容器等。按其受壓特點則可分為內(nèi)壓容器和外壓容器。高壓容器按其結(jié)構(gòu)制造特點又可分為熱套式、多層包扎式和繞帶式壓力容器。

2.可靠性設(shè)計原理簡述

假定壓力容器的應(yīng)力s、強度r都為隨機變量，服從正態(tài)分布，將應(yīng)力與強度的分布密度分別記為f(s)與g(r)，均值分別為μs、μr，標(biāo)準(zhǔn)差分別為σs、σr。由應(yīng)力一強度干涉模型(圖1)。設(shè)計對象強度>應(yīng)力的概率為：p(r―s>0)，即為可靠度，用R表示，，β是失效概率的函數(shù)，可從正態(tài)概率積分表中查得，β越大，結(jié)構(gòu)越可靠。強度和應(yīng)力之差y=r-s為可靠性隨機變量，亦服從正態(tài)分布，由正態(tài)分布函數(shù)特征性知其均值、標(biāo)準(zhǔn)差、β值分別為

可靠性設(shè)計就是根據(jù)應(yīng)力和強度的統(tǒng)計特征，使設(shè)計出的平均強度滿足可靠性要求，即

三.化工壓力容器的設(shè)計要求

1.保證完成工藝生產(chǎn)：化工壓力容器必須能承擔(dān)工藝過程所要求的壓力、溫度、介質(zhì)及具備工藝生產(chǎn)所要求的規(guī)格（直徑、長度、容積）和結(jié)構(gòu)（開孔接管、密封等）。

2.生產(chǎn)時安全可靠：化工生產(chǎn)的物料往往具有強烈的腐蝕性、毒性、易燃易爆，工作時內(nèi)部儲存著一定的能量，一旦發(fā)生破壞，容器內(nèi)部儲存的能量將在極短的時間釋放出來，具有極大的摧毀力,因而必須安全可靠。

3.預(yù)定的使用壽命：影響化工壓力容器使用壽命的主要因素是化工介質(zhì)的腐蝕，它會使容器殼體壁厚減薄、甚至爛穿，因此在設(shè)計容器時必須考慮附加腐蝕裕量來保證滿足使用年限的要求。

4.制造、檢驗、安裝、操作和維修方便：提出這一要求的目的，一方面是基于安全性的考慮，因為結(jié)構(gòu)簡單、易于制造和檢驗的設(shè)備，其質(zhì)量就容易得到保證，即使存在某些超標(biāo)缺陷也能夠準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)，便于及時予以消除；另一方面，這樣做的目的也是為了滿足某些特殊的使用要求，如對于頂蓋需要經(jīng)常裝拆的試驗容器，要盡量采用快拆的密封結(jié)構(gòu)，避免使用螺栓連接；又如對于有清洗、維修內(nèi)件要求的容器，需設(shè)置必要的人孔或手孔。

四.壓力容器的點蝕及控制

1.壓力容器的點蝕基本特征：金屬在介質(zhì)中表面上個別點或微小區(qū)域內(nèi)，出現(xiàn)蝕孔或麻點且隨時間推移不斷向縱深發(fā)展形成小孔狀腐蝕坑。

2.發(fā)生條件：容器內(nèi)具有易鈍化的金屬，存在侵蝕性陰離子（例如Cl-）與氧化劑。

3.設(shè)計中對壓力容器點蝕的控制：針對點蝕腐蝕，一般來講加緩蝕劑為重要控制手段。緩蝕劑可以是無機緩蝕劑也可是有機緩蝕劑，可依據(jù)實際設(shè)計需要選取合適的緩蝕劑。選取含Cr、Mo、N元素的材料可有效提高抗點蝕能力。

五.壓力容器的晶間腐蝕和控制

主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在而產(chǎn)生。

1.晶間腐蝕的特性：晶粒和晶界區(qū)的組織不同決定了其電化學(xué)性質(zhì)不同，適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下晶粒和晶界的差異才能顯露出來。

2.控制措施：一是采取用超低碳鋼，降低N、C、P等含量；二是添加少量穩(wěn)定化元素Ti或Nb。

六.壓力容器的應(yīng)力腐蝕（SCC）及其控制

1.SCC的基本特征研：研究SCC的特征可以從宏觀和微觀兩個方向分別入手。

一是宏觀特征：SCC基本無可塑性變形；腐蝕部位具有局限性，并呈樹枝狀裂紋；主裂紋與導(dǎo)致裂紋的拉應(yīng)力方向呈垂直狀態(tài)；應(yīng)力大小可影響裂紋和斷口形態(tài)。二是微觀特征：形式多樣，可有穿晶、沿晶或混合型；其一般是由表面向內(nèi)部逐步發(fā)展；腐蝕斷面可有多種花紋。

2.SCC產(chǎn)生條件：一是SCC的產(chǎn)生必須具備一定拉應(yīng)力。此拉應(yīng)力主要來源于容器組裝時期殘留的拉應(yīng)力，容器工作時所承受的熱應(yīng)力和工作應(yīng)力，以及腐蝕發(fā)生后腐蝕產(chǎn)物膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力。二是SCC的產(chǎn)生必須要有特定的介質(zhì)。一些介質(zhì)可以引起金屬產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。介質(zhì)條件可以隨局部未知的濃縮變化而變化。三是不同材質(zhì)的金屬，對腐蝕的敏感性不同。一般情況下，純金屬材料比合金材料發(fā)生SCC的概率更小，不同組織具有不同敏感性，鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼不易“氯脆”。

3.設(shè)計中對SCC的控制：一是堿脆及其控制。鍋爐鋼易發(fā)生堿脆，在設(shè)計中可選用適當(dāng)?shù)奶间摚缫擞煤珻約0.20%的鎮(zhèn)靜鋼，資料顯示加入Al、Ti（0.2～0.7%）、Cr、稀土（

七.預(yù)防壓力容器破裂問題的技術(shù)探討

化學(xué)壓力容器的破裂形式主要有五種，即：1.韌性破裂2.脆性破壞3.疲勞破壞4.腐蝕破裂5.蠕變破壞?，F(xiàn)根據(jù)五種化學(xué)壓力容器的破裂形式，有針對性的提出解決措施。

1.韌性破裂預(yù)防措施

韌性破壞的產(chǎn)生主要是由于材料所受應(yīng)力過大，超過了容器的極限強度，因此在設(shè)計生產(chǎn)容器時，要確保所用材料具有足夠厚度和強度，以滿足實際工作需要、同時嚴(yán)格按照容器的工作參數(shù)進(jìn)行操作，避免容器超工作參數(shù)運行情況的發(fā)生，同時應(yīng)注重日常養(yǎng)護(hù)維修工作，保證容器各監(jiān)測儀器的靈敏可靠度，使其真正發(fā)揮險前預(yù)警作用，同時若發(fā)現(xiàn)容器有明顯塑性變形的情況下，應(yīng)立即停止使用。

2.脆性破裂的預(yù)防措施

容器發(fā)生脆性破壞主要是由于材料的韌性太低造成的。因此在設(shè)計時應(yīng)選用韌性良好的材料、同時制造焊接時應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行NB-T47015-2011《壓力容器焊接規(guī)程》，盡量消除容器內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生。在實際使用中要加強監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時消除。

3.疲勞破裂的預(yù)防措施

疲勞破裂的產(chǎn)生是由于長期受到重復(fù)應(yīng)力的作用，使得應(yīng)力集中，在薄弱面產(chǎn)生裂縫引起的。因此在實際使用中應(yīng)避免不必要的加壓和卸載操作、同時在設(shè)計制造時要保證質(zhì)量，使其能夠發(fā)揮應(yīng)有的功能。

4.腐蝕破裂預(yù)防措施

造成腐蝕破裂的原因是由于腐蝕介質(zhì)與容器器壁接觸發(fā)生反應(yīng)，因此在實際使用中可以采取措施，避免介質(zhì)與承壓部件的接觸，同時加強日常防護(hù)，將隱患消除與萌芽之中。

5.蠕變破裂的預(yù)防措施

蠕變破裂通常是在高溫與應(yīng)力共同作用的結(jié)果。在設(shè)計時要選擇合適的材料，設(shè)計合理受力結(jié)構(gòu)，滿足高溫與應(yīng)力作用的要求、同時在使用中應(yīng)盡量避免容器局部產(chǎn)生高溫、同時經(jīng)常養(yǎng)護(hù)維修，防止蠕變破裂事故的發(fā)生。

八.結(jié)束語

加強化工壓力容器可靠性的設(shè)計具有重要的意義，它關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、化工科學(xué)的進(jìn)步、化工企業(yè)的生存發(fā)展以及人民生命財產(chǎn)的安全。當(dāng)前我國的化工壓力容器的安全可靠性能還比較低，當(dāng)然這是各種因素綜合作用的結(jié)果，作為一名化工設(shè)計人員，我們有責(zé)任也有義務(wù)通過自己的努力，采取各種措施來加強化工容器的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏安安，裴峻峰，劉雪東.我國在用化工容器安全現(xiàn)狀及延壽技術(shù)進(jìn)展[J].化工機械.2005：32（6）：323

[2]陳風(fēng)棉.壓力容器安全技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[3]鄭麗華郝俊文陳玨化工設(shè)備機械工學(xué)課程設(shè)計的改革與探索(被引用2次)[期刊論文]《化工高等教育》-2005年3期

篇（10）

中圖分類號：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0084-01

壓力容器作為廣泛應(yīng)用于電力、航天、化工、石油、能源等諸多工業(yè)部門的一個重要部件，同樣也是一種極易發(fā)生重大事故的特殊設(shè)備。目前大部分壓力容器都采用焊接方法制造，但是由于運行條件、焊接工藝以及焊接結(jié)構(gòu)固有的缺點，幾乎所有的壓力容器都不可避免的存在各種缺陷，如母材中的冶金夾層、未焊透、夾渣、焊縫中的氣孔等，因此，壓力容器的安全評定技術(shù)的研究和應(yīng)用歷來受到各部門和有關(guān)學(xué)者的重視。本文中，筆者將闡述目前常用的壓力容器安全評定技術(shù)，并探討壓力容器安全評定技術(shù)的發(fā)展趨勢。

1 目前常用的壓力容器安全評定技術(shù)

（1）彈塑性斷裂力學(xué)評定方法。該方法以彈塑性斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)，主要有J積分理論法和裂紋尖端張開位移法（COD法）。Rice于1968年提出J積分評定方法，該理論利用與路徑無關(guān)的，避開裂紋尖端的能量積分J來描繪裂紋尖端的應(yīng)力應(yīng)變場，判斷依據(jù)為，其中為材料相應(yīng)的臨界值，J積分評定方法不僅適用于大范圍全面屈服的情況，還適用于小屈服、線彈性的情況，并且較裂紋尖端張開位移法更可靠；裂紋尖端張開位移法作為20世紀(jì)70年代國際缺陷評定規(guī)范主要采用的評定方法，該方法是WELLS于1965年提出，認(rèn)為當(dāng)張開裂紋位移達(dá)到時，壓力容器的裂紋就會開裂，其中材料的臨界張開位移以試驗測量為準(zhǔn)，與試件的形狀、厚度無關(guān)，因此該方法在應(yīng)用中存在一定的局限性。

（2）線彈性斷裂力學(xué)評定方法。線彈性斷裂力學(xué)將結(jié)構(gòu)視為一個不發(fā)生屈服的完全彈性體，并假設(shè)結(jié)構(gòu)存在裂紋，描述無限板中心穿透裂紋模型得到裂紋尖端應(yīng)力場分布規(guī)律，研究材料臨界應(yīng)力強度因子與裂紋尖端的應(yīng)力場強度因子K之間的關(guān)系，因此也稱為K判據(jù)，其評定依據(jù)為≤。當(dāng)計算得到的裂紋尖端的應(yīng)力場強度因子K不滿足上述依據(jù)時，壓力容器就可能發(fā)生脆性斷裂，此時就需要采取積極的預(yù)防措施。該方法適用于脆性材料或者塑性區(qū)尺寸較小的金屬材料，當(dāng)金屬材料的塑性區(qū)很大，甚至端部塑性區(qū)尺寸已經(jīng)接近裂紋本身尺寸時，該方法已經(jīng)不再適用。

（3）失效評定圖法。英國中央電力局在《帶缺陷結(jié)構(gòu)的完整性評定》中提出了失效評定圖技術(shù)，隨后美國電力研究院將材料應(yīng)變硬化的阻力曲線應(yīng)用于分析裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展的全過程，并提出了嚴(yán)格的失效評定曲線，1986年，美國電力研究院以J積分為基礎(chǔ)，考慮材料的應(yīng)變硬化效應(yīng)，拋棄通過立項塑性材料窄條區(qū)屈服模型得到失效評定圖的方法，建立了失效評定的三種選擇。目前世界各國的壓力容器缺陷標(biāo)準(zhǔn)都在向美國1986年板的缺陷評定規(guī)范靠攏。

（4）疲勞斷裂評定方法。疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段作為疲勞裂紋擴(kuò)展的第二階段，此階段也決定了含裂紋壓力容器的的疲勞壽命，目前疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段的擴(kuò)展速度以及含裂紋構(gòu)件的疲勞速度都可以由Pairs公式精確計算。對于壓力容器接管處的高應(yīng)變區(qū)疲勞壽命較短，最大應(yīng)變接近屈服應(yīng)變，應(yīng)變幅度很大，此種應(yīng)變疲勞問題可以應(yīng)用裂紋尖端張開位移法理論或者J積分理論進(jìn)行研究。

2 壓力容器安全評定技術(shù)的發(fā)展趨勢

（1）疲勞方法的應(yīng)用。2000年P(guān)D 6539：1994與PD 6439：1991發(fā)表了合并后的BS 7910：1990修訂版，該標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)了近年來大量鋼材在海水和空氣總疲勞裂紋擴(kuò)展實驗數(shù)據(jù)，推出了新的疲勞裂紋擴(kuò)展率，得到了更為準(zhǔn)確的應(yīng)力比R的修正法和兩端Pairs關(guān)系式，并加入環(huán)境因素，給出了較高溫度下的疲勞裂紋擴(kuò)展，海水環(huán)境中無陰極保護(hù)和有陰極保護(hù)時的新的推薦方法。

（2）智能方法。因為工程結(jié)構(gòu)一般存在大量的不確定性，然而傳統(tǒng)的斷裂力學(xué)研究都以確定性實踐為前提，據(jù)研究采用模糊的數(shù)學(xué)方法對工程問題進(jìn)行模糊處理，可以很大程度上提高壓力容器的安全性評定的可靠性，隨著智能方法在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，針對影響壓力容器的眾多因素建立模糊模型必然成為下一步發(fā)展趨勢。

（3）概率方法。美國一些研究人員于20世紀(jì)80年代將概率統(tǒng)計理論與確定性斷裂力學(xué)理論想結(jié)合產(chǎn)生了概率斷裂力學(xué)，并應(yīng)用于壓力容器的可靠性評估?；诟怕蕯嗔蚜W(xué)失效方法能夠降低經(jīng)驗因素的影響，能夠客觀反映評定參數(shù)的不確定性，提高分析的安全性和準(zhǔn)確性。近年來，Rahman.M建立的對含縱向腐蝕缺陷壓力管道的結(jié)構(gòu)可靠性理論，目前國外一些先進(jìn)國家已將其應(yīng)用于指定壽命下高可靠性主動設(shè)計中，具有較高的工程應(yīng)用價值，但是我國新標(biāo)準(zhǔn)還未將其納入其中。

（4）體積型缺陷評定圖方法。近年來，隨著斷裂力學(xué)評定技術(shù)的發(fā)展，特別是最新版的缺陷評定規(guī)范在有屈服平臺的非連續(xù)屈服材料和無屈服平臺的連續(xù)屈服材料中的應(yīng)用，推動了失效評定技術(shù)向體積型缺陷評定圖技術(shù)方向發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，壓力容器的安全性評定方法種類很多，包括彈塑性斷裂力學(xué)評定方法、線彈性斷裂力學(xué)評定方法、失效評定圖法、疲勞斷裂評定方法等，而且隨著斷裂力學(xué)理論、計算機技術(shù)、故障和缺陷在線診斷技術(shù)、傳感技術(shù)的發(fā)展，壓力容器安全評定技術(shù)也在不斷的革新，相信不久的將來，我國也會形成自己的壓力容器安全評定和監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)體系。

參考文獻(xiàn)

[1] 候向陶，王鵬，孫振超.壓力容器安全評定技術(shù)研究綜述[J].河南科技，2012（1）.

[2] 淡勇，高啟榮.壓力容器安全性評定技術(shù)進(jìn)展[J].化工機械，2011（6）.