刘一飞

[摘 要]在科技水平逐渐提高的形势下，有关压力容器的研究也在不断地深入，然而在多种复杂因素的作用下，压力容器的几何参数、应力、强度等都受到了一定的影响，不利于设备可靠性的提高，也产生了较大的安全隐患，对人身安全、生产以及国民经济带来严重的威胁。本文就从压力容器的设计压力方面出发，对于如何确保压力容器设计压力的可靠性提出自己的一些见解，希望能够更好地推动我国压力容器的稳定发展。就从压力容器的设计压力方面出发，对于如何确保压力容器设计压力的可靠性提出自己的一些见解，希望能够更好地推动我国压力容器的稳定发展。

[关键词]压力容器 设计压力 可靠性

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0037-01

近年来，我国压力容器的设计及制造的标准逐渐地严格，参数的确定性不断地提高，安全系数受到了更加广泛的关注。然而，虽然常规的设计方法安全性较高，也具有操作较为简单的特征，然而由于对影响压力容器可靠性的相关因素还缺乏充分考虑，在实际的生产过程中，极易造成较大的误差，导致安全性大大降低，同时安全系数传统保守，不仅会导致浪费材料，更不利于压力容器安全性以及可靠性的提高，除此以外，常规的设计方法对容器的结构形式做出了明确的规定，导致其他容器的载荷形式以及结构设计没有得到全面的考虑，针对性较强而普适性较差。因此，在压力容器设计中应用可靠性方法已刻不容缓。

一、可靠性的定义

一个产品要具有可靠性，也就是说，在产品的使用过程中，在相关条件、时间以及环境的允许下，能够满足使用者的需求，其功能被最大化地发挥，并且不会产生故障。由此可知，产品可靠性与诸多条件息息相关，例如温度、应力、振动等，并且也与使用者对产品的功能需求、使用期限等密不可分。所以，可靠性的概念可以概括为：产品在一定期限和条件下满足人们对规定功能的需求的能力。产品即用来试验或者研究的系统、设备，既可以是样品也可以是总样；条件包含使用、贮存、维护以及环境等条件，也有对使用者的操作技术的要求；时间主要为广义时间不仅可以为运行时间，也可以指里程数以及循环零件的循环或者旋转次数；功能即产品所拥有的技术指标。

二、压力容器的可靠性设计理论

在可靠度下，在危险断面上，确保最大的应力不超过最小的强度，是设计压力容器所要达到的基本目标。若没有达到可靠度相关要求，容器将会在很大程度上失去其本身的效用，就无法满足人们对容器的基本需求。强度以及应力具有不确定性，是一种具有分布规律的随机变量。通过强度以及应力的模型和分布状态的分析，可以进行压力容器的可靠性设计。通过对模型理论以及给定的具有正态分布规律的压力容器的应力以及强度的分析， 我们能够求出压力容器的可靠度，公式中的可靠度系数对应着可靠度。可靠度系数受应力均值、强度均值、强度标准差、应力标准差、强度变异系数以及应力变异系数的影响，一旦其中的某一因素发生变化可靠度系数也会随之发生改变，这里就不对可靠度系数以及其影响因素进行过多的分析。

可以通过随机安全系数以及概率安全系数等方法来计算可靠性安全系数。在压力容器设计过程中，均值安全系数可以由强度均值比实际应力均值来得到，将均值安全系数代入到可靠度系数公式当中可以得知，应力以及强度的变异系数和可靠度都能对安全系数造成影响。所以要得出安全系数，就要先求得应力以及强度的变异系数。因为一般情况下，都会给出强度的标准差和均值，所以要求出应力的标准差及均值。对此，可以先利用应力计算公式求出压力容器的筒体最大应力。然后在基本函数法的运用下，求出应力的标准差及均值。

三、压力容器的设计压力可靠性问题

在压力容器的设计过程中，必须要设计出安全、可靠和经济的容器。在系统设置的安全阀，压力容器的设计压力与工作压力这是我们必须要考虑的问题之一，但是，在对安全阀整定的压力设计上可以选取容器的工作压力，这样，压力容器的安全性就能够得到保证，但是，如何来进一步加强技术上的可靠性，这是一个非常值得探讨的问题，而且，在实际设计中，设计压力以及安全阀的整定压力可靠性已经成为系统化的工程，例如，P与PZ和PW关系上的具体数值和工艺流程有关，也就是在最高的工作压力的选取和安全阀的回座压力有着密切的关系。如果是安全阀在压力容器的正常运行状态下处于泄露，或者是开启之后不能正常的回归到原位，这样就会成为系统安全的一个压力控制器，却并不能起到一个防止压力超额安全值的作用。

（一）压力特征和压力差

在很多的研究过程中，相应的论述了容器的变化以及气体安全阀压力特性的关系，切实根据自身的标准的规定，从安全性的考虑上看，压力容器的设计压力应该要能够整体上大于安全阀的整定压力，这样就能够确保安全阀的压力保持在一定的范围内，压力容器在短时期内能够允许的工作压力大于安全阀的排放压力，同时，压力容器所设计的压力基本是上等于安全阀的整定压力，这是现阶段最为经济性的选择。另外，我们还需要注意，在安全阀回座压力是安全阀排放后可以重新进行与阀座进行接触，也就是能够开启高度变为零时，安全阀进口静压力，如果是泄露之后的压力，就是通常在安全阀密封试验压力或者是密封丧失的压力，这是当前安全阀芯和阀座之间的密封保证值。从以上情况分析中可以看出，为了能够确保压力容器设计的安全性，就必须要确保压力容器的正常工作压力，其中就包括是正常运行的一切工况，例如是启动、停车和流程波动等压力变化，并能够使得最高的工作压力小于安全阀的回座压力。第二，在压力容器在最高的正常工作压力小于安全阀的密封试验压力，这样就能够确保安全阀的正常运行状态，确保安全阀的各项正常功能，而不应该将安全阀变为系统的一个压力控制器。

（二）压力容器设计过程中需注意的问题

在我国目前的压力容器设计过程中，常规的设计就是计算的电算化以及画图电脑化，设计者不仅仅要通过依赖电算，还要对国际相应的标准进行理解，如果是忽视计算过程，只是注重计算结果，这样就会容易产生错误的结论和安全隐患。尤其是在材料化工选用钢材时，就必须要考虑到设备的设计压力和设计温度，能够巧妙地处理好材料的焊接性能，另外，为了能够考虑到经济的合理性，就不能够盲目提高钢板等级，在设计压力较大时，以及结构尺寸过大时，如果是选用碳素钢作为壳体材料，这样不仅仅会严重导致了设备壳体壁厚增大，质量上的增加，还会增加制造运输和安装土建等基础性的建设费用，所以，我们就必须要注重选用材料，才能更好确保压力容器的设计压力可靠性。

总而言之，常规的设计方法由于主观随意性较强，安全系数的可信度较低。在压力容器设计中应用可靠性设计，不仅可以克服常规设计方法的弊端，还能提高容器的可靠性，保障容器的经济性以及安全性，因此需要大力地普及。然而在目前，在压力容器的可靠性设计中，我国积累的所需的统计数据的相关资料还不丰富和完备，因此需要投入更大的力度进行系统的管理和充实，同时在压力容器的设计中也要不断的积累经验和方法，对可靠性方法进行更加深入的研究和完善。

参考文献

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[2] 王婷，王静，邱金梁.探讨压力容器设计要求及设计方法[J].化工管理，2013，04.

[3] 孙博.烧结炉压力容器的应力分析与可靠性分析[D].沈阳工业大学，2014.