鋼制壓力容器試驗壓力的模糊可靠性理論研究

摘 要：鋼制內壓容器的靜強度試驗要在最嚴格的壓力試驗前提下進行其可靠度的分析，要構建完善的鋼制壓力容器的模糊可靠性理論體系。本文主要研究在有差別的失效準則下，從控制鋼制壓力容器在試驗壓力與正常操作兩種情況下靜強度的可靠度范圍，到探索鋼制壓力容器的靜強度可靠度和試驗壓力及安全系數之間的關系。

關鍵詞：鋼制壓力容器；試驗壓力；模糊可靠性理論

中圖分類號：TH49 文獻標識碼：A

1鋼制壓力容器試驗壓力的模糊可靠性理論概述

為了確定鋼制內壓容器在真正投入使用和正常操作時能夠具備安全性和可靠性，針對新制造出來或者維修后重新使用的鋼制內壓容器，一定要用高于設計壓力的試驗壓力針對其開展壓力試驗，以檢查和驗證容器的強度、焊接致密性及密封嚴密性。全球有很多國家按照本國的鋼制壓力容器試驗壓力的實際發展情況，制定出設計、制造、檢查及監察壓力容器標準的相應規范，這些規范的主要內容之就是確定、規范試驗壓力方式和取值。

壓力試驗常用的試驗方式有液壓試驗和氣壓試驗，即由鋼制壓力容器設計的相關單位按照其工藝要求選用其中一種方式作為試驗方法，以確定試驗壓力的數值標準或操作規范。實踐證明，確定科學的試驗壓力的標準對于規范試驗壓力，減少壓力容器發生事故的機率，確保操作人員的生命安全及財產安全有著重要和積極的作用。因為鋼制壓力容器試驗壓力的方式及數值的確定涉及到公共安全，所以一定要制定出確定試驗壓力的標準和規范，研究并明確試驗的理論依據，準確設計并計算試驗壓力和的安全系數的關系。本文中針對鋼制內壓容器在壓力試驗時的可靠度理論進行分析和研究，試圖建立其可靠性理論，獲得鋼制壓力容器試驗壓力的方法。

2鋼制壓力容器試驗壓力的模糊可靠性模型

鋼制壓力容器的試驗壓力的靜強度指鋼制內壓容器對應的屈服強度及爆破強度，也可以指鋼制壓力容器的薄壁外壓圓筒的臨界性或邊緣性失的穩強度。

2.1鋼制壓力容器試驗壓力的模糊可靠性模型幾個假設

為更準確地討論鋼制壓力容器試驗壓力的模糊可靠性模型，針對壓力容器的可靠性研究要做出如下假設：一是鋼制壓力容器是根據標準和規范開展設計、制造并通過檢驗的；二是鋼制壓力容器的實際載荷、試驗壓力 靜強度P三者全是屬于相互獨立的隨機性變量，其變化基本和正態分布相符；三是本文研究鋼制壓力容器的初始性的可靠度，即其初始靜強度沒有遭受環境及時間等影響下的大于實際載荷Pl或試驗壓力的概率；四是若將試驗壓力對應的平均值和設計壓力比值當成試驗壓力系數，那么溫度和壁厚的修正系數不影響試驗壓力系數；五是任意隨機度量P的分布概率密度函數可用f（P）表示。

2.2鋼制壓力容器試驗壓力的模糊可靠性模型壓力試驗的目的

對鋼制壓力容器開展壓力試驗的目的有三個：首先，在相當把握即可靠度達到95%的情況下，讓試驗壓力最小可能值不能小于設計壓力；其次，保證試驗壓力的最大可能值能夠得到合理控制，盡可能使鋼制壓力容器在試驗時不發生安全事故，即控制容器的試驗不發生事故的可靠度在合理范圍內，確保容器試驗的可靠性及安全性；最后，經由壓力試驗，預測鋼制壓力容器在操作時的可靠度合理控制在允許范圍以內，確定容器操作安全。

2.3鋼制壓力容器的試驗壓力系數定義

按照上面的分析及假設可以得出，試驗壓力作為與正態分布相符的隨機性變量，設計壓力是試驗人員按照試驗目的及實際載荷進行的主觀與人為確定的物理量，則得出，試驗壓力均值和設計壓力的關系為：

（1）

式中：——試驗壓力為Pl的均值，MPa；

——試驗壓力系數；

——壁厚修正系數，，本文取=1；

——溫度修正系數，，本文取=1；

p——設計壓力，MPa。

其中，——名義壁厚；

C-一壁厚附加量。

由上面的公式 ，

可以推出，。

3鋼制壓力容器試驗壓力的模糊可靠性研究和計算

鋼制壓力容器試的實際載荷是與正態分布基本相符的隨機性變量，設計壓力P則是試驗人員按照進行人們根據鋼制壓力容器試驗壓力的目的及實際載荷確定的物理量，P與分布概率密度函數的關系如圖1所示。

P與分布概率密度函數的關系圖

決定設計壓力大于實際載荷的隨機變量為：

設計壓力P比實際載荷的可靠度系

數則是：

式中：——設計壓力大于實際載荷的可靠度系數；

——Pl的標準差；

——Pl的變異系數；

K——設計壓力系數，。

由這個公式可以得出：

按照我國鋼制壓力容器試驗壓力的模糊可靠生標準，設計壓力P必須高于鋼制壓力容器的最高工作壓力。在進行相關設計時，一般選用設計壓力大于實際載荷的可靠度是95%，相應的可靠度系數位=1.645，因=0.09077，故K=1+1.645×0.09077=1.15；

由公式

與公式

共同可以得出；當使用實際載荷的均平值確定設計壓力P的時候，可以選取K=1.15；當使用容器的最高工作壓力用以確定設計壓力P的時候，則可以選取K=1。這反映出在實際的鋼制壓力容器的工程進行設計時，選取K=1.0～1.2是相對科學、合理的。

結語

本文主要研究了鋼制壓力容器試驗壓力的和實際載荷、壓力試驗及靜強度分布參數間的內在關系，得到了建立鋼制壓力容器試驗壓力的可靠性理論，為鋼制壓力容器的設計技術的健康發展提供相應的分析思路。

參考文獻

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[2] 韓春鳴.確定鋼制壓力容器試驗壓力的可靠性理論[J]. 石油化工設備技術. 2011（06）.