摘要：随着钢制压力容器设计的不断完善，钢制压力容器静强度可靠性设计要求越来越高，要求必须加强强度可靠性设计的设计，努力改进设计，压力容器的静强度可靠性设计提高了保护性。
关键词：钢之压力容器、可靠性、设计
引言：近年来，中国的经济水平不断提高，我国的科技水平不断提高。压力容器及其负载强度要求的测试要求也在增加，根据在实际生产测试中获得的数据，压力容器的强度和几何形状受许多因素的影响。因此，有必要在压力容器的设计中引入可靠性方法。
1 钢制压力容器静强度可靠性理论概述
为了确保钢制内压容器在正常使用和正常运行时的安全性和可靠性，新制造或维修后重新使用的钢制内压容器必须在高于设计压力的试验压力下进行试验。它进行压力测试，以检查和验证容器的强度，焊缝的密封性和紧密性。世界上许多国家根据本国钢制压力容器压力试验压力的实际发展，制定了相应的压力容器标准设计，制造，检验和监测规范，这些规范的主要内容是确定和标准化测试压力模式。
常用的压力试验方法有液压试验和气压试验。也就是说，由钢制压力容器设计的相关单元根据其工艺要求选择一种方法作为测试方法，以确定试验压力的数值标准或操作规范。实践证明，确定科学试验压力标准对规范试验压力，降低压力容器事故发生概率，确保操作人员生命安全和财产安全具有重要而积极的作用。由于钢制压力容器试验压力的方法和数值涉及公共安全，因此有必要制定确定试验压力的标准和规范，研究和阐明试验的理论依据，并准确设计和计算试验压力和安全系数。
2 在压力容器设计过程中影响可靠性的不稳定因素
使用可靠性方法设计压力容器不仅节省了原材料，而且更节能地反映了压力容器设计失效的可能性，即压力容器的可靠性。在可靠性的计算和分析中，大多数时候，所使用的设计变量被认为是随机变量，并且这种随机变量的分布是正态分布。分析强度和应力正态分布的随机变量相对简单，在压力容器的设计和制造过程中，影响产品强度，原材料本身的物理化学性质，加工工艺，试验环境和试验方法，选定部件等的原因有很多。但是，情况也是如此，因此实力有统计数据，从大量实验测试中获得的数据表明压力容器的强度描述可以是正态分布的。因此，当应力分布呈对数正分布时，不能按设计方法设计应力分布正态分布，否则设计的可靠性将得不到保证。最后，我们应该根据设计中遇到的具体问题进行有针对性的分析。
3 压力容器设计中容易忽视的问题
3.1材料的问题。在使用压力容器期间，严格要求压力容器的承载能力，用于压力容器材料的钢需要根据设计要求进行有效加工和改造。在实际设计中，为了使压力容器承受更高的压力，所用钢板的厚度相应增加，以提高其耐压性。但是，在设计过程中，如果只是追求压力容器的耐压性，是片面性的。除了考虑设计压力，设计温度，介质性能，材料焊接性能，冷热加工性能，热处理和容器结构外，化工行业用钢的选择还需要考虑其经济合理性。
3.2法兰问题。我国对法兰设计制定了严格的标准规范，对各种法兰有严格的要求。在压力容器的设计中，由于设计者忽略了法兰的使用，法兰不能严格按照设计标准进行选择，导致法兰选择不合理，如法兰变形和使用过程中的泄漏等，严重影响设备的使用寿命。而且，从压力容器的力的角度来看，不同类型的凸缘具有不同的应力点。因此，设计者应准确选择法兰的类型，选择标准设备法兰时，首先根据压力容器的介电特性，温度和压力选择相应的法兰材料，压力水平和法兰类型。选择整个容器时，应统一考虑材料的选择。特别是在选择压力等级时，必须按照标准法兰的最大工作压力，注意相应的应用范围和附加要求。
3.3分气缸的设计问题。当执行分离式气缸设计时，很容易忽略出气口和分割气缸的进气口之间的有效距离。在设计过程中，根据具体的工艺参数确定两者之间的距离非常重要，适当地控制汽缸开口和焊缝之间的距离也很重要。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆应避免焊缝处的孔，并确保它们之间有一定的距离，以减少局部应力的影响，从而确保子缸的正常运行。对于分缸支架的放置，支架的位置不能任意确定，应根据设计要求合理设定，并尽可能加强支架的稳定性。
3.4储气罐的设计问题。对于气罐的设计，对罐的材料有很高的要求，应选择合理的钢以满足耐压要求，不要过分追求压力容器的耐压性，而忽略了材料的选择。同时，在设计过程中，应充分考虑油箱罐体长度与直径的关系，两者之间的比例应控制在设计要求范围内，罐体不应为追求太多。
4 钢制压力容器静强度可靠性设计
4.1压力容器优化设计数学模型的建立。选择几何尺寸R和H作为设计变量，压力容器的最大体积作为目标函数。结合压力容器的结构特征，目标函数的表达式可以得到如下：Vmax =43πR3+2πR2（HR）压力容器的结构和载荷满足对称性要求，并且后续有限的效率元素优化设计得到改进，其中一个部分是有限元优化设计。同时，当使用ANSYS软件进行有限元优化设计时，通常求解目标函数的最小值，这与求解压力容器的上述目标函数的最大体积不一致。需要将解决方案目标函数的最大值转换为解决方案目标函数的最小值。。
4.2压力容器的造价问题。在压力容器的设计过程中，成本一直是困扰设计者的主要问题之一，影响压力容器结构成本的主要因素是结构尺寸和材料。由于一些行业对容器的使用要求很高，如果选择价格较低的材料可以降低成本，但可能无法满足客户的需求，这给容器的设计带来了很大的困难。可以采取以下对策来解决这个问题：首先，在满足压力容器使用的前提下，如果选择不同的壳体尺寸，可以获得不同的设备质量，并且可以选择最佳组合，不同的外壳尺寸，可以最大限度地降低容器的质量，从而降低成本，第二，当压力容器的设计温度低于-20℃时，在低温低压的条件下，不需要低温压力容器，设备成本自然会降低。
4.3法兰设计问题。在压力容器中，法兰是重要的部件，并且对压力容器法兰的标准有详细的规定。然而，在实际设计中，经常遇到设备压力和直径超过法兰范围标准，此时，有必要重新设计法兰的结构尺寸并计算它应满足的强度要求，即我们通常称为非标准法兰的设计。经过软件计算，虽然法兰的强度满足设计要求，但在实际制造过程和安装过程中，发现法兰不合理，有的甚至不能满足正常使用要求。可以采取以下对策来解决这个问题：首先，非标法兰尺寸设计应按国家有关标准进行。在实际设计中，扳手应有足够的操作空间，第二，由于高压，容器的螺栓通常比普通压力容器的螺栓大得多。当直径大于64 mm时，液压张紧器的空间应根据HG / T21573-95中的相关标准确定，以确保螺栓可以拧紧；第三，在设计中应充分考虑腐蚀裕度的计算；第四，由于碳钢和合金钢等部件的允许应力低于相同材料的允许应力，因此法兰小端的厚度应大于接头位置的密封，头板和圆柱板厚2-3毫米。
4.4压力容器设计中的腐蚀问题。在压力容器的设计过程中，腐蚀是一个更复杂的问题。大多数压力容器的损坏是由介质的腐蚀引起的，因此容器的防腐措施已成为设计过程中必须注意的问题。然而，为了降低容器的制造成本，一些设计者选择一些耐腐蚀性差的材料来设计，这导致容器本身的耐腐蚀性差。运行一段时间后，某些设备出现在介质腐蚀之下，该问题影响设备的正常使用。为了解决这个问题，可以采取以下对策：首先，在设计过程中应充分了解生产操作中设备的技术要求和工艺条件，并在此基础上进行容器防腐设计，其次，应该避免压力，电化学腐蚀和其他腐蚀损坏结构。三，设计应避免死角的发生，以防止沉淀腐蚀。第四，残留液体的去除设计应在容器底部进行，以防止液体残留物导致容器腐蚀。
结束语
压力容器的设计相对系统而且非常复杂，因此在设计过程中必须采用可靠性设计方法，既要保证压力容器设计的可靠性，又要最终使压力容器具有可靠性。在使用过程中，提高了生产成本，降低了生产成本，提高了企业的利润，同时保证了压力容器的质量。因此，设计师应该不断积累工作经验，不断研究和完善可靠性方法。
参考文献：
[1]于洪峰，刘宝晶.可靠性方法在压力容器设计中的应用[J].科技致富向导，2015（05）：251.
[2]陆江丽.可靠性方法在压力容器设计中的应用研究[D].西北大学，2007.
论文作者:汤丽华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
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