摘要：压力容器在众多领域中有着普遍的应用，尤其在化工行业和石化行业中应用尤其广泛，压力容器的机械强度可靠性是压力容器非常关键的指标，如果压力容器的机械强度可靠性设计达不到要求，不但会造成安全隐患，也会给企业生产造成影响，本文对压力容器的机械强度可靠性设计的相关指标、步骤和关键点进行分析，希望为提升压力容器的机械强度可靠性设计提供参考。
关键词：压力容器；机械强度；可靠性设计；指标；步骤；关键点
引言
压力容器的机械强度可靠性是压力容器的最重要的指标，在压力容器的机械强度可靠性设计时，涉及到几何尺寸、材料、壁厚、应力等多个参数，因此，压力容器所承受的压力载荷弹性非常大，压力容器的机械强度可靠性设计主要包括设计、制造、使用和维护4个部分，压力容器的机械强度可靠性设计是个非常复杂的综合计算过程，我国在压力容器的设计和制造方面相比发达国家存在一定差距，主要表现在研究基础薄弱和制造经验偏少，为了提高压力容器的机械强度可靠性，非常有必要对压力容器的机械强度可靠性相关内容进行探讨。
1 压力容器的机械强度可靠性设计相关指标
1.1 可靠度
可靠性指标是指压力容器在规定使用条件下和规定使用时间段内，其自身功能得以正常稳定发挥的概率，一般压力容器的可靠性指标用字母R来表示，压力容器可靠性指标主要由分析对象、应用条件、功能实现、分析时间和概率值5个因素决定，设计人员将压力容器可靠性指标和时间建立起了一个函数公式，具体函数表达式为：R=R（t），其中R代表可靠性，其数值在0到1区间内，t代表压力容器的使用时间[1]。
1.2 维修度
维修度指标是指当压力容器出现故障时，在特定条件下进行维修并排除故障的概率，压力容器维修度指标由维修难易程度、维修使用时间、维修现场条件等因素决定，维修度是反映压力容器故障处理能力的指标，相关维修人员应对维修度进行关注，熟练掌握压力容器维修方法，不断缩短维修用时，提高压力容器的维修度，使得压力容器尽快恢复到正常使用状态。
1.3 安全度
压力容器的安全度与其机械强度成正比关系，自19世纪80年代，国际上开始对压力容器安全度指标进行研究，其中德国、英国和美国在压力容器安全度方面的研究一直处于国际先进水平，尤其是德国的压力容器安全度相关研究数据被作为国际通行标准[2]，我国压力容器安全度方面研究落后于西方发达国家，我国必须积极学习发达国家研究成果，并加大对压力容器安全度的研究力度，以提高我国压力容器设计和制造水平。
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2 压力容器的机械强度可靠性设计的基本步骤
压力容器存在多种类型和用途，不同类型和用途的压力容器在机械强度可靠性设计时有着不同标准，设计人员在设计时应严格按照《压力容器安全技术监察规程》进行，压力容器的机械强度可靠性设计大概可以分为以下6个步骤[3]：
（1）计算设计数据，在得到压力容器的工艺参数后，把工艺参数带入到压力容器设计计算公式里，计算出机械强度可靠性设计的设计数据；
（2）计算故障率，导致压力容器发生故障的原因众多，设计人员应在设计阶段计算出故障的发生率，并采取相应措施降低故障发生率，故障率F可以通过公式B=[R]来计算，F=1-R；
（3）明确故障分布，压力容器的机械强度可靠性受到压力容器口径、壁厚、大小及耐腐蚀性等因素的影响，设计人员应从整体上对压力容器的故障分布情况进行明确，利用计算所得的故障率计算出压力容器的可靠度指数；
（4）选择制造材料，压力容器的机械强度可靠性与制造材料的选择密切相关，为了保障压力容器的机械强度可靠性，设计人员应根据压力容器制造材料的载荷参数、变形参数和耐腐蚀性参数选择相应的材料；
（5）计算应力均值，在明确压力容器故障分布情况和计算出压力容器可靠度指数的基础上计算出压力容器所承受的应力平均数值；
（6）确定壁厚数据，根据压力容器应力平均值与压力容器尺寸二者间的关系，通过应力平均值计算出压力容器壁厚数据。
3 压力容器的机械强度可靠性设计的关键点
3.1 重视极限使用情况
压力容器随着使用的时间延续，压力容器的壁厚会发生变化，同时，在应力的长期作用下压力容器也会发生变化，在压力容器的机械强度可靠性设计时，设计人员应对盛放物质对容器的腐蚀速率进行分析，然后计算出压力容器壁厚的实际值，压力容器在使用中，受到应力作用的影响，会出现压力容器断裂和压力容器屈服失效两种极限情况，设计人员需要对极限使用情况重视，最大程度提高压力容器的可靠性。
3.2 重视壁厚的精确计算
随着多年来科技人员对材料的腐蚀深度分布的不断研究，已经在材料实际使用情况下的腐蚀深度分布方面取得了显著的研究成果，科技人员完全能够通过计算得出压力容器壁厚腐蚀裕量，从而能够计算得出压力容器壁厚的初始值，压力容器的壁厚会随着使用时间的延长发生变化，根据蒙特卡罗模型[4]，压力容器在使用十年后压力容器的可靠性会变成0.95，为了保证压力容器的可靠性，必须保证压力容器在使用期限内可靠性大于0.95。
3.3 重视受压材料的科学应用
受压材料的应用和压力容器的机械强度可靠性之间有着直接关系，受压材料的应用需要对设计压力、使用条件以及盛放物质的腐蚀性等因素进行考虑，如果盛放物质具有易燃易爆特性，那么受压材料的应用还要对物质易燃易爆特性对受压材质的影响进行考虑[5]，除了控制受压材料的质量外，设计人员应按照相关标准选择盛放介质，以减小受压材料所受的不利影响，此外，为了提高压力容器的可靠性，其内部设计应做到科学合理。
4 结语
我国压力容器的机械强度可靠性设计落后于发达国家，压力容器在很多领域被广泛应用，不同的应用领域对压力容器的安全度、可靠度和维修度要求不同，因此，压力容器制造所采用的内部结构、材料和壁厚等工艺参数也存在明显差异，这就给设计人员设计工作提出了更高要求，设计人员必须要结合实际使用条件，广泛积累和汲取压力容器设计和制造经验，重视压力容器极限使用情况、壁厚精确计算和受压材料的科学应用，兼顾适用性、经济性和安全性原则，严格遵守压力容器制造规范，有力保证压力容器的机械强度可靠性。
参考文献
[1]田旭.对压力容器的机械强度可靠性设计的简单探讨[J].技术平台，2019（01）：16-18.
[2]胡小芳，郑小海.对压力容器的机械强度可靠性设计的探讨[J].化工管理，2015（07）：162-164.
[3]黄胜.对压力容器的机械强度可靠性设计的探讨[J].山东工业技术，2015（24）：44.
[4]崔健，郭树平，李肖蔚.压力容器的机械强度可靠性设计分析[J].技术与市场，2016，23（5）：224.
[5]宋冲，白宇.对压力容器的机械强度可靠性设计的探讨[J].商品与质量，2016（3）：107-108.
论文作者:李碧
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
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