压力容器设计中压力容器的可靠性分析

压力容器设计中压力容器的可靠性分析
压力容器被广泛应用于人类社会的生产生活中，对提升社会生产力和方便人们的日常生活具有重要意义。

但是，在实际的操作使用过程中，依靠于温度与压力作用进行工作的设备极易因为承压过重而发生爆炸的危险，从而为人们的生命财产安全带来严重的损失，为此该设备的安全性与稳定性一直被人们广泛关注。

本文将针对压力容器设计过程中压力容器的可靠性进行分析，以期为人们的生产生活安全保障贡献力量。

标签：压力容器；可靠性；分析
在压力容器的使用过程中，许多的因素都能对其可靠性与安全性产生影响，并且通常这些因素都具有极大的随机性与系统性，没有极好的规律可循。

因此，在进行压力容器结构设计过程中，为确保使用的安全性与可靠性，人们往往通过对其结构的承压力和负荷率进行简单的计算确定其安全使用系数。

1 压力容器事故原因统计分析
近年来，在我国发生多起压力容器爆炸事故，造成极为严重的生命财产损失。

据不完全统计发现，这些事故发生的原因有很多，其中由于压力容器的结构设计缺失导致的事故占到总体的20%左右；由于制造时产品质量缺陷的原因大约在25%；受检修不及时、不全面造成事故原因大致为21%；而由于人们的超负荷使用以及操作失誤等原因导致安全事故发生的原因在24%左右；其它的原因则占到大约7%。

2 压力容器可靠性的衡量指标
2.1 概率指标
在对压力容器可靠性进行评估的过程中可以依据概率指标对其进行评定，以便及时有效的避免安全事故的发生。

压力容器的可靠性评定概率指标大致包括，可靠度与不可靠度、可用度与不可用度以及修复率件和概率密度函数等等。

2.2 时间指标
压力容器可靠性判定过程中，时间指标是确定其稳定性与安全性的重要标准。

时间指标大致被确定为失效前平均时间、故障平均持续时间以及平均故障间隔时间等部分。

并且若是从压力容器的设计、制造以及使用等角度对其时间指标进行划分，又可以将可靠性判定标准分为、使用可靠性、工作可靠性以及固有可靠性等类型指标。

3 常用压力容器可靠性分析法
3.1 概率断裂力学分析法
此种分析法在近几年被广泛应用于压力容器可靠性的判定过程中，并成功的弥补了传统判定方式的问题与不足，有效的提升压力容器使用过程中的安全性与稳定性。

断裂力学随着自身理论、实验以及工程方面的不断提升，已经在许多领域发挥重要的作用，因此也被应用到压力容器可靠性分析中，使其判定数据更加精准有效。

在压力容器的设计、制造与使用过程中，所有产生容器缺陷的尺寸、材料以及应力等结构问题都是随机的变量，因此要运用失效评定图对其进行整合。

我们将失效的评定点坐标假设为（Kr，Sr），则具体的失效概率可以通过以下公式进行确定：Pj=P（Kr，Sr）dKrdSrdaF（a）。

在公式中，Pj被视作整体的失效概率；而（Kr，Sr）则为失效的评定点的概率；F（a）则为缺陷尺寸产生的概率密度函数。

3.2 K应力强度因子法
该方法也是进行压力容器可靠性分析的主要方法之一，能够通过K应力强度因子中的不同数据之间的计算，实现对其可靠性数据的获取，从而有效判定容器的使用安全性与稳定性。

K应力强度因子中主要由多种符号构成，可以通过这些特定的符号直接对其判定，也可以通过特定的计算公式对其进行分析。

我们将对因子符号进行说明，应力强度因子可用K-表示；缺陷长半轴可用C-表示；缺陷短半轴可用A-表示；压力容器的壁厚则用T-表示；而平面应变断裂韧性则可以用K1C表示，并且这些数据中的缺陷半长轴、短半轴以及容器壁厚度单位都为毫米。

同时，杨氏弹性模量的因子为E-，单位为兆帕；泊松比因子为M-，且每μ为0.3；屈服极限因子为σs，且单位为兆帕。

依据这些因子便可对容器的可靠性进行分析，若K小于等于0.6K1C时，则表示构件是具备安全性的，可靠性达标。

反之，若是应力强度因子大于0.6的平面断裂韧性值则产生失稳情况，因此K大于0.6K1C就是失稳率表达式。

而容器可靠性的极限方程为f（x）=K-0.6K1C=0，只需将具体的数值带入方程中，在通过Monte Carlo的计算方法就能获得有效的可靠性数据。

3.3 基于R6的强度应力干涉模型
在压力容器的可靠性分析中，可以运用基于R6的强度应力干涉模型进行判断，将容器中的应力与某种失效方式进行联系，若是在这一过程中发现这一应力超过这一失效方式的控制情况时，则就会发生失效事件，我们将这一事件设为字母E表示。

则得到以下方程来表示容器的可靠性指标：S（E）=s（γ<0），在此处γ所代表的是强差度。

然后由此获得第二个方程为：γ=R-S=G（Xi），此方程中Xi表示的是独立的参量，即压力容器事故发生影响因素的随机变量，所以方程中的γ也表示的是随机变量，因此当γ小于0的时候，则表示容器结构失稳，安全性与稳定性较差。

综上所述，随着社会生产力水平的不断提升，人们越加的重视压力容器的使用性能以及相应的安全性与可靠性指标。

运用压力容器可靠性的判定方法对其安全性与稳定性进行详细的分析，能够将不合格产品及时剔除与修复，从而能够有
效降低压力容器使用过程中爆炸安全事故的发生频率，从而增强其使用安全可靠性，为国家的生产发展以及人们的生命财产安全提供坚实保障。