鍋爐制造廠產(chǎn)品中的強度設(shè)計問題分析

石友

【摘? 要】論文將通過對于鍋爐制造廠產(chǎn)品的強度設(shè)計現(xiàn)狀的分析，提出相應(yīng)的有利措施，以促進我國完整獨立化鍋爐壓力容器產(chǎn)品強度設(shè)計體系的逐步建立，從而增強我國產(chǎn)品在全球市場中的核心競爭力。

【關(guān)鍵詞】鍋爐制造廠;產(chǎn)品;強度設(shè)計;現(xiàn)狀

【Abstract】This article will analyze the current situation of the strength design in boiler manufacturing plants and propose corresponding measures to improve the establishment of strength design system of independent boiler and pressure vessel products in China， so as to enhance the core competitiveness of our products in the global market.

【Keywords】boiler manufacturing plant; product; strength design; status quo

1 引言

我國的煤炭產(chǎn)業(yè)在世界市場中處于較領(lǐng)先的位置，這在很大程度上得益于我國豐富的煤炭資源支持。在我國的煤炭產(chǎn)業(yè)組織構(gòu)成中，電站與鍋爐廠都是煤炭資源的主要消耗產(chǎn)業(yè)，而在我國的制造業(yè)中，鍋爐制造廠也無疑是非常重要的組成部分，其應(yīng)該加快速度并持續(xù)努力建立屬于我國的獨立的鍋爐制造廠產(chǎn)品強度設(shè)計技術(shù)研究體系與產(chǎn)品制造體系，以實現(xiàn)更好發(fā)展。

2 鍋爐制造廠產(chǎn)品的強度設(shè)計發(fā)展研究

于20世紀50年代由蘇聯(lián)援助建設(shè)的哈爾濱鍋爐廠，是我國大型鍋爐制造的起始點。哈爾濱鍋爐廠產(chǎn)品的強度設(shè)計技術(shù)方面具有較高的水平，對于強度設(shè)計方面的研究設(shè)備也較為齊全，在哈爾濱鍋爐廠建成之初其自身的圖書館內(nèi)就配備了很多來自于西方發(fā)達國家的力學(xué)著作與強度設(shè)計方面的國外期刊。哈爾濱鍋爐廠在相應(yīng)的設(shè)備方面，也有著世界級的先進項目實驗室與材料配置齊全的功能性實驗室。

隨著相關(guān)領(lǐng)域的不斷深化發(fā)展，我國又于20世紀80年代初將美國的ABB-CE技術(shù)成果成功引入我國相關(guān)的具體領(lǐng)域之中。而美國的ABB-CE技術(shù)成果中對于強度設(shè)計技術(shù)的多方面研究在當(dāng)時也非常的完善。但是在具體的設(shè)計方面，卻沒有再進行更深入的，有關(guān)各類產(chǎn)品部件的全面性硬度設(shè)計問題研究，這也就使得我國在鍋爐與壓力容器強度設(shè)計技術(shù)方面沒有形成更為獨立的完整性設(shè)計技術(shù)體系。由于沒有相關(guān)的良好基礎(chǔ)，使得我國后續(xù)的鍋爐行業(yè)產(chǎn)品強度設(shè)計以及其他的設(shè)計研究方面也產(chǎn)生了不同程度上的削弱效應(yīng)。

3 鍋爐制造廠產(chǎn)品的強度設(shè)計現(xiàn)狀

首先，在我國現(xiàn)階段的諸多鍋爐制造廠中，相關(guān)產(chǎn)品直接性設(shè)計與專題工程性計算工作的負責(zé)人，一般都是力學(xué)專業(yè)技術(shù)人員。但在很多的鍋爐制造廠中，卻很少設(shè)有專門的產(chǎn)品研發(fā)或產(chǎn)品深入設(shè)計技術(shù)人員或部門，這樣的實際情況也使得產(chǎn)品強度設(shè)計的持續(xù)發(fā)展失去了良好的實現(xiàn)條件。

其次，我國很多鍋爐制造廠，在學(xué)習(xí)西方發(fā)達國家先進技術(shù)時，在具體的先進技術(shù)引進落實模式上，強調(diào)的主體也不再對西方發(fā)達國家先進技術(shù)的學(xué)習(xí)和推演，更多的側(cè)重點則在于如何在此基礎(chǔ)上進行復(fù)刻或如法效仿。

最后，就是在引進西方發(fā)達國家先進技術(shù)的同時，卻沒有更多地考慮到不同國家技術(shù)在發(fā)展與生產(chǎn)上的均衡問題;而在相關(guān)學(xué)習(xí)重點上，我國很多的鍋爐制造廠也并沒有組織安全真正的行業(yè)專家在產(chǎn)品的強度設(shè)計方面進行更為深入性的研究;對于ASME等國際規(guī)范核心內(nèi)容以及相關(guān)領(lǐng)域的研究新成果，也沒有及時吸取借鑒到我國的產(chǎn)品強度設(shè)計與制造過程之中，從而也就導(dǎo)致了翻譯替代強度設(shè)計專家的問題現(xiàn)象。

正如張虔等人所說過的“我國在很多的研究方向上都是因為出現(xiàn)了事情，才去想解決事情的方法，而且在很長的一段時間里，我們的研究教師都是單學(xué)科且散兵式的，短期目標項目驅(qū)動式的。這樣子也就決定了我們這些個教師在很多重大的研究領(lǐng)域中，很難成為這個研究領(lǐng)域中的專家，同時也很難來扮演屬于自身的關(guān)鍵角色。[1]”

我國鍋爐制造廠產(chǎn)品中的強度設(shè)計問題，之所以缺乏深入性的研究，在一定程度上也與缺乏高校力學(xué)名教有著一定程度上的關(guān)系。我國曾經(jīng)的鍋爐與壓力容器規(guī)范制定工作，也只是通過極少數(shù)幾位大學(xué)力學(xué)教師的參與，并展開后續(xù)的相關(guān)研究。而這樣的制定與研究工作，不僅無法在深入、全面的研究角度上，去解決更為深入性問題，同時在相關(guān)的研究領(lǐng)域和具體行業(yè)中，也很難起到絕對的主導(dǎo)作用。

最后，由于產(chǎn)能過?，F(xiàn)象以及日益激烈的經(jīng)濟市場環(huán)境，讓很多企業(yè)在這樣的影響下，更注重于如何精心設(shè)計自身的生產(chǎn)經(jīng)營與銷售活動，對于產(chǎn)品強度方面的設(shè)計問題也就自然不會投入更多的時間與精力。

4 鍋爐制造廠產(chǎn)品中的強度設(shè)計應(yīng)滿足的條件

首先，要明確的一點就是不管具體的產(chǎn)品大小或者是部件的重要程度，在具體的強度設(shè)計對象之中，都應(yīng)該要包括所有的受力件。因此，只要是受力件就應(yīng)該在嚴格且完整的標準下進行相應(yīng)的強度設(shè)計，以此來保證最后的設(shè)備能夠處于一個安全的運行狀態(tài)。

其次，還要保證制造圖紙、材料與性能、力學(xué)計算、評定、制造工藝與技術(shù)條件高度統(tǒng)一的全局性強度設(shè)計。同時在具體的強度設(shè)計優(yōu)化過程中，也要注重于安全、經(jīng)濟、使用性三者的相互結(jié)合。對于邊界條件的安全簡化也要保證在力學(xué)模型的正確合理性基礎(chǔ)之上。

最后，在具體的強度設(shè)計與研究過程中，要針對鍋爐系統(tǒng)的自身特性進行正確的荷載計算與分配。體現(xiàn)力的大小，以及具體的方向和作用點等內(nèi)容，也是荷載計算過程與分配過程中必須要正確確定的。在對于疲勞壽命的計算過程中，也必須制定出更為完整且足夠正確的荷載譜，作為相關(guān)性的設(shè)計支持。

對于材料性能指標取值的確認，也必須要建立在嚴格的數(shù)理統(tǒng)計原則基礎(chǔ)之上。同時還要確定權(quán)威職能部門，在最終確認數(shù)值中所能夠發(fā)揮出的作用，以此保證數(shù)值系數(shù)的安全性與適當(dāng)性。

而在整個過程中，也要注意不同的力學(xué)參量的不同分析，分別取用不同的安全性、適當(dāng)性數(shù)據(jù)系數(shù)來確定特殊性的準確程度。 正確的計算理論方法與完整的計算內(nèi)容則是精準程度的堅實保障。

對于一些特殊的計算，例如，吊掛裝置這種串聯(lián)結(jié)構(gòu)，在具體的產(chǎn)品強度設(shè)計過程中也必須要做到等強設(shè)計，整個強度設(shè)計的過程中不能出現(xiàn)任何的設(shè)計薄弱環(huán)節(jié)，從而逐漸促進我國獨立鍋爐制造廠產(chǎn)品強度設(shè)計技術(shù)研究體系與產(chǎn)品制造體系的加速發(fā)展與完善。

5 鍋爐制造廠產(chǎn)品中的強度設(shè)計者應(yīng)具備的優(yōu)秀素質(zhì)

隨著我國生態(tài)文明建設(shè)與國家經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的全新要求，我國鍋爐制造廠產(chǎn)品中的強度設(shè)計人員，首先應(yīng)該具備更優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)能力與專業(yè)綜合素質(zhì)，從而實現(xiàn)自身在新時代中的更好發(fā)展。除了牢固的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)與力學(xué)理論基礎(chǔ)之外，還要熟悉掌握相關(guān)強度設(shè)計標準規(guī)范和技術(shù)指導(dǎo)性文件力學(xué)屬性界定。

其次，相關(guān)的強度設(shè)計人員還要對產(chǎn)品常用結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變公式，擁有更深刻的熟悉程度與掌握程度。在了解相關(guān)設(shè)計概念原理與規(guī)律的同時，也要熟悉各類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式與內(nèi)在關(guān)系、制造技術(shù)、安裝與運行條件。

最后，在關(guān)聯(lián)性設(shè)計推演的基礎(chǔ)上，還需要熟悉掌握強度設(shè)計中采用的材料設(shè)計拉伸曲線、設(shè)計疲勞曲線、設(shè)計蠕變斷裂曲線及其制定方法。通過正確進行強度設(shè)計公式和圖表中力學(xué)、物理量公英制單位的換算。通過自身研究與設(shè)計過程中的專業(yè)性，逐漸實現(xiàn)屬于我國的獨立鍋爐制造廠產(chǎn)品強度設(shè)計技術(shù)研究體系與產(chǎn)品制造體系在未來的完善與持續(xù)深入發(fā)展。

6 結(jié)語

在我國的制造業(yè)中，鍋爐制造廠無疑是非常重要的構(gòu)成部分。因此，新時代的發(fā)展需求下，應(yīng)該加快我國獨立鍋爐制造廠的產(chǎn)品強度設(shè)計技術(shù)研究體系與產(chǎn)品制造體系的建設(shè)，以此來促進其未來的更好發(fā)展。

【參考文獻】

【1】張虔，龔巍.鍋爐屏式過熱器泄露原因分析[J].冶金與材料，2019，39（03）：162+164.