基于Android的壓力容器強度校核軟件開發

宋劍華 吳琳琳

摘 要：隨著經濟和社會飛速發展，工業發展也越來越迅速，在工業生產過程中壓力容器成為必不可少的核心設備，種類、數量和規模都有明顯的上升。為了預防事故發生、減少事故損失，使壓力容器能更加安全地運行十分重要，對壓力容器的定期檢驗工作進行規范化則是確保壓力容器能安全使用的關鍵，在我國國家質檢總局頒布的TSG 21-16 《固定式壓力容器安全技術監察規程》中有明確規定，在壓力容器的定期檢驗過程中，應當對產生壁厚減薄缺陷的壓力容器進行強度校核。當前，檢驗人員主要使用人工計算的方法對壓力容器進行強度校核，此種做法不僅費時費力，更加容易出現些低級錯誤。針對現今壓力容器強度校核中存在的這些問題，本文以相關的國家標準及法律法規作為軟件的編制依據，設計了一款基于Android的壓力容器強度校核軟件，解決了現階段在進行壓力容器強度校核過程中，人工進行計算時費時費力且易出現錯誤的問題。本文內容主要有相關研究背景、軟件設計所需理論基礎、軟件介紹、計算驗證等。

關鍵詞：壓力容器；強度校核；軟件開發；Eclipse

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.009

1 軟件開發的背景與現狀

1.1 背景與意義

壓力容器廣泛應用于化工、石油、機械、動力、冶金、核能、等部門。它是生產過程中必不可少的核心設備，是一個國家裝備制造水平的重要標志。如化工生產中的反應裝置、換熱裝置、分離裝置的外殼、氣液貯罐等都是壓力容器。各個行業大量使用的壓力容器，由于介質的腐蝕性、反應條件忽冷忽熱、運輸、使用、人為等問題，總會出現各種程度的損壞，造成不必要的生產停止和事故。因此，中華人民共和國特種設備安全法明確規定使用單位應按照安全技術規范的要求進行定期檢驗，預防事故，保障人生和財產安全。

1.2 目前的現狀

在壓力容器定期檢驗工作中，常常需要對被檢壓力容器進行強度校核計算，這點在壓力容器定期檢驗規則中是有明確規定的。壓力容器的強度狀況決定著壓力容器能否正常運行，也影響著壓力容器的安全狀況定級，因而在一定情況下必須對壓力容器進行強度校核，壓力容器強度校核也就成為壓力容器定期檢驗工作的重要部分。目前，在定期檢驗工作中對被檢壓力容器的強度校核多采用人工查閱標準、手工計算方法進行，這就要求檢驗人員對需要強度校核的每臺被檢容器都分別進行復雜的計算；同時，由于強度校核工作中涉及到材料物性參數的計算與選擇，使得檢驗人員在進行強度校核時必須翻閱相關資料，這無疑加重了壓力容器定期檢驗的工作量。這種重復性的繁雜勞動，不僅費時費力，還可能造成人為因素所導致的計算誤差。隨著計算機技術的不斷發展，開發一款壓力容器強度校核軟件不但能夠解決費時費力、誤差率較高的問題，還能節省辦公成本。

2 軟件開發的主要內容

2.1 壓力容器減薄情況分析

在壓力容器使用過程中存在大量的減薄現象，按照TSG 21-16 《固定式壓力容器安全技術監察規程》的要求，可以分兩種情況考慮：（1）當腐蝕（及磨蝕）深度超過腐蝕裕量，應當進行強度校核；（2）當存在缺陷打磨或者腐蝕形成凹坑，應當進行凹坑評定 。

2.2 構建軟件框架

結合TSG 21-16 《固定式壓力容器安全技術監察規程》、GB/T 150-2011 《壓力容器》，構建強度校核軟件框架。

（1）軟件運行第一步考慮適用凹坑評定情況。按照TSG 21-16 《固定式壓力容器安全技術監察規程》的要求分析現場案例是否滿足凹坑評定的情況，若滿足通過后臺計算無量綱G，得出該壓力容器是否允許繼續使用。

（2）軟件運行第二步適用強度校核情況。按照 GB/T 150-2011 《壓力容器》，按壓力容器封頭及筒體的不同形式分類選取相應的公式計算；建立壓力容器材料許用應力查詢庫；

（3）強度校核過程設計。根據現場測得的厚度δ測與上次檢驗（如果沒有上次檢驗，即為出廠原始數據）中的測定厚度δ上確定年平均腐蝕速率ν。

根據現場壓力容器的實際最高工作壓力，實際最高使用溫度及相關參數，計算得出該壓力容器的最少需要厚度δ需。

根據δ測-δ需的值及年平均腐蝕速率ν，得出該壓力容器是否允許繼續使用或者能在該狀態下繼續使用幾年的結論。

2.3 軟件開發平臺

本次設計以Android為開發平臺，Android這個英文單詞的原義指的是“機器人”，它是由谷歌公司在2007年11月份推出的Linux平臺上針對開源手機的操作系統。從Android面世至今已發布近二十多個的版本，在最近幾年的發展過程中，谷歌為Android王國建立起了一個完整的生態系統。根據國際互聯網消費調研中心的調查結果顯示，2015年度手機主流操作系統的關注走勢如圖1所示，其中，Android操作系統所占比例居高不下，這充分表明Android系統在全世界的范圍內愈來愈受歡迎。

相比較于其它用于軟件開發設計的平臺（如IOS），Android平臺的最主要的優勢無疑為其具有開放性，它開放的平臺可容許所有的移動終端廠商自主加入Android的聯盟中。Android所特有的開放性對其開發和發展都有著重要的作用，它可以積累大量的人氣，而此處的人氣不僅包括開發廠商，還包括消費者，對消費者來說，其最大的收益就是可獲得豐富的軟件資源。

在進行壓力容器強度校核軟件開發之前，首先需要做的第一步就是搭建好Android開發所需要的環境，包括JDK、ADT Bundle，其中ADT Bundle是谷歌公司為Android開發研究人員所提供的一個集成類的開發工具，包含了Eclipse、Android SDK 和ADT開發組件，如圖2所示是本設計軟件開發所使用的Eclipse開發工具的首頁面，其中的AndroidTest2為最初安裝好Eclipse后對其進行測試所建立的項目，QiangDuJiaoHe即為此次的設計開發軟件。

2.4 軟件在現場檢驗中的調試

結合現場辦公，將常用壓力容器強度校核軟件安裝在平板電腦上，測試人員通過選取多處實際中碰到常用壓力容器的腐蝕情況，進行軟件計算并得出結論；同時，邀請若干位壓力容器檢驗師用人工方法的進行強度校核并得出結論。比對兩方的結果，從而確定該軟件的有效性。

3 總結與展望

本次軟件設計以Android為開發平臺，通過對壓力容器強度校核過程的相關理論研究及對強度校核軟件的需求和開發應用現狀進行分析，概括了在目前的強度校核工作中所存在的問題，總結歸納基于Android的強度校核App的設計流程與基本功能要求，最終完成軟件的設計開發。

該軟件雖然已實現對壓力容器的筒體及封頭進行強度校核工作的功能，但僅考慮GB/T 150-2011 《壓力容器》所涵蓋的常用壓力容器形式，對于標準外的非常用壓力容器強度校核仍不適用。是以，如何能滿足各種非常規壓力容器強度校核仍需要之后的學者繼續研究探討。

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作者簡介：宋劍華（1984-），浙江紹興人，本科，工程師，主要從事特種設備檢驗檢測研究。