壓力容器接管部位的可靠性設計研究

魏宏宇

中煤科工集團重慶研究院有限公司 重慶 400037

20世紀以來，容器接管部位問題是壓力容器和力學研究的重要課題之一，隨著有限元方法研究的發(fā)展，國內外許多科學家將找到工程設計中的經(jīng)驗公式。作為一個復雜的問題，要想找到一個好的平衡的解決方法，我們還需要深入探討。本利用合適的軟件對連接器的電壓進行分析，建議采用最小環(huán)模型來評價耐壓強度的可靠性，通過比較在同一領域中，如增加壁厚和強度等不同的開度系數(shù)，來評價連接器耐壓強度的可靠度，壓力容器是常見的工業(yè)設備，其安全性問題一直受到重視。材料屬性、加工公差、警戒條件和負荷等工程結構有很多不確定因素。假設變量為決定數(shù)，無視各變量不確定性的影響，可靠性分析法是結構中的綜合考慮各種參數(shù)的實際分散性，比一般的設計處理更接近真實性，已經(jīng)有很多學者對化學設備的可靠性計算和優(yōu)化設計進行了大量的研究[1]。

1 國外關于壓力容器接管部位可靠性的研究現(xiàn)狀

在我國的相關文件中，以及美國標準局制定的相關標準中，包括其他一些國家的標準中，都對可靠性進行了評價，在建筑結構中采用可靠性指標，并根據(jù)各種材料和標準提出了各種安全指標。然而，目前在實際的建筑設計中，可靠性和安全性指標也需要根據(jù)荷載特性和設計條件來確定，即對于不同的容器，其可靠性和安全性指標的確定需要根據(jù)不同的荷載特性和設計條件來確定。應根據(jù)以下部件的故障模式和后果選擇不同的可靠性值：壓力極限狀態(tài)方程足夠清晰，可適當降低可靠性和安全性指標，以更好地應用。

2 開孔接管強度對于壓力容器可靠性的重要意義

近年來，隨著有限元方法研究的深入，國內許多科學家致力于研究有限元解與經(jīng)驗相結合的經(jīng)驗公式，并將其應用于工程設計中，然而，架構是韋爾迪這個問題的復雜性與各個方面，包括材料的使用取決于壓力容器接管的位置、韌性等諸多因素，專家研究人員也需要花費大量的精力和時間來研究并尋找廣泛的應用和可靠的方法。所以不難看出，目前我們還沒有可用的可靠性方法來充分評估壓力容器開口度的研究，壓力容器噴嘴抗拉強度的可靠性是使用最薄弱環(huán)節(jié)模型進行評估的，比較了不同開孔率下墻體鋼筋和面層鋼筋的均勻厚度，分析了不同方法下的設計安全系數(shù)和安全指標值。

3 壓力容器接管部位的主要設計方法

3.1 常規(guī)設計方法

規(guī)定等面積的鋼筋應符合“鋼筋的有效金屬面積應鉆孔大于或大于弱化金屬面積”的原則。因此，在壓力容器上打洞后，不需要另外的鋼筋，或者不需要鋼筋，就可以進行均勻的表面處理。

3.2 分析設計方法

假設結構所用材料是理想的碳塑性材料，在特定載荷作用下，結構進入局部或整體屈服后，材料變形可達到無限大，結構也可達到材料能達到的極限值。因此，狀態(tài)是塑性效應的極限狀態(tài)，應力強度可以根據(jù)極限分析、穩(wěn)定性分析等進行分析[2]。

3.3 可靠性設計方法

目前結構可靠度分析的算法很多，如響應面法、隨機有限元法等等都可以逐步計算出最合適的可靠性和安全性指標。

4 從應力分類來分析壓力容器的可靠性

4.1 一次應力的影響

該應力可以平衡容器壓力部件由于外部的機械負荷而直接產(chǎn)生的法線應力或剪切應力，它具有自我限制性，可以控制一次應力，保證結構在一次負荷下的整體靜強度。

4.2 二次應力的影響

二次應力具有滿足結構自身外部應力和變形特性連續(xù)要求的正應力和剪應力，可以解決結構的穩(wěn)定性問題，通過控制二次應力可以避免相鄰構件的破壞，調整模具時材料塑性變形過大的問題，會會有更多的疲勞損傷。

4.3 峰值應力

峰值應力是在局部結構不連續(xù)或局部熱的影響下，增加了一次應力和二次應力的張力，它有自己的局限性和局部性，可以用來解決疲勞強度問題，峰值電壓可以控制到確保在頻繁受力的情況下，結構的局部高壓區(qū)域沒有裂紋、增殖甚至斷裂的問題。應力的主要特點是自我控制，無限制的電壓屬于第一次應力，滿足商定的制動橋表面變形狀態(tài)連續(xù)性要求通常在關閉角發(fā)生的峰值電壓。

5 壓力容器設計在生活中的應用

我們日常生活中的一切常見結構，都有自己的設計，并采用了一定的結構可靠性設計，用“最弱鏈模型”可以評估噴嘴的電壓強度是否滿足預期要求。大量實驗結果表明，在壓力容器噴嘴中應加入鋼筋，當鋼筋環(huán)較弱或使用加固筋較厚的墻壁時，殼體的開放度較大時，可提高可靠性安全標準，噴嘴加固可靠性明顯提高，加強環(huán)形加固的比信賴度更高。

6 結語

研究結果表明，不同的暴露系數(shù)可能各不相同，最適合加強管嘴的可靠性。加強壁厚的結果可能符合要求，在分析壓力貯器連接管的結構和可靠性的基礎上，得出了以下結論，壓力貯器連接部分破損概率的定量對可靠性有著重要影響，所以可以表示根據(jù)分析結果和實際應用，將設計壓力貯器進行連接。根據(jù)設計和可靠性分析結果的比較結果，結構的可靠性優(yōu)勢并不是在管壁厚度增加后的分析結果高，而是在設計中，可以量化壓力存儲部分管可能受到的傷害[3]。