压力容器的结构分析与安全评估分析

撰文/叶晔

■225009 江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院 江苏 扬州



压力容器的结构分析与安全评估分析

撰文/叶晔

■225009 江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院 江苏 扬州

在科技日益发展的今天，我国工业发展速度不断提升，为此，压力容器的使用范围也越来越广。压力容器是多个工业行业中的重要设备，为此，对压力容器设备的安全评估与结构分析等十分重要。本文主要针对压力容器的结构分析与安全评估展开分析，对国内外在压力容器方面的使用现状展开了分析，旨在确保工业生产中，压力容器的应用更为有效。结构分析；压力容器；安全评估

当前，压力容器已经被各个工业生产领域广泛应用。压力容器是内部或者外部承受气体或者液体压力，对安全性也提出了较高的要求，同时在密封容器或管道方面的安全性要求也不断提升。在早期，压力容器主要应用于化学工业当中，其压力一般低于10MPa。到目前为止，压力容器已经成为化工、石油工业以及冶金等各个方面的行业重要设备之一，给国民经济的发展也带来了重要的影响。

压力容器国内外的相关研究现状分析

当前国内外科学家已经对各种金属构件在腐蚀环境下的断裂失效问题展开了多方面的研究，并取得了一定的成效。在20世纪30-40年代的时候，国际上就已经对概率安全评估问题展开了相应的研究，模型建立中对参数的实际离散性进行了考虑。而我国在1980年代后期对这方面展开了研究，并取得了一定的效果。

当前，世界上已有近十部压力容器缺陷评定规范或者指导性文件。在压力容器缺陷评定标准方面，裂纹尖端位移量（COD）设计曲线占据着统治地位［1］，可实际上，COD法自身存在着一定的缺点，同时定义不够严格，缺少力学的解释，各国在应变测量过程中，所得到的标距也缺少一致性，同一断裂试验所得到的COD设计曲线差别极大。

一般而言，压力容器在使用过程中需要定期的检维修周期，而检维修周期主要根据预测寿命确定下来，而压力容器与管道等特种设备，检验计划主要依据法律法规确定下来。可是该种按照事先规定的检验周期对设备进行检验的情况，简单的寿命预测无法完全的保障压力容器的使用安全。

通过研究表明，我国石化企业里面的压力容器一般都存在超期服役的现象，常常出现均匀腐蚀和局部冲刷腐蚀的现象，同时凹坑和局部减薄问题也很多，这种问题属于体积性缺陷问题，主要失效模式由塑性极限载荷控制。

压力容器检查方法与安全研究方法分析

①压力容器检查方法分析

在检查压力容器的过程中，检查的主要内容主要有：压力容器外表面有无裂纹、变形、泄露以及局部过热等不正常现象；除此之外，对于安全附件的灵敏度、是否齐全以及可靠性进行检查；同时，要对紧固螺栓是否完好、是否全部旋紧进行检查；查看基础是否存在着下沉、倾斜于防腐层有无损坏等异常现象进行检查。在对外部检查中，既是检查人员的工作所在，同时也是操作人员需要日常巡回检查的重要项目。如果在检查过程中发现存在着安全现象，例如出现受压元件产生裂纹、变形与严重泄渗等问题，需要应予停车，并且要及时的向相关工作人员报告，以确保能够及时的解决出现的安全问题［2］。只有在压力容器内外部检验后，停车与容器内部一定要清洗干净后才能够进行使用。另外，检验不仅需要对外部的全部内容进行检验，同时还需要对内外表明的腐蚀与磨损情况进行检验。

②压力容器的安全研究方法分析

压力容器的安全研究方法主要包括以下几个方面，即：

第一，数值计算法，该方法主要应用有限元法进行分析计算［3］，一般应用在科学研究方面，但是在工程上的应用还有一定的局限性存在，为此，在应用该方法的过程中需要给予高度重视。

第二，断裂力学理论的评定方法，该评定方法主要依据弹性断裂力学或者是塑性断裂力学展开分析的一种方法，主要定量的分析与描述含缺陷容器的裂纹起裂与塑性破坏失效，其方法一般较多，例如GE/EPRI法、PAROS/TADA法以及LBBNRC法，该类方法要简单数值计算方法。为此，应用较为广泛。

第三，工程评定方法，该方法主要从简单的材料力学与塑性力学的角度出发，通过大量的实验在工程计算容器极限承载能力方面广泛应用［4］，并且通过不断的研究与分析，得出更为简便的公式。该种评定方法对脆性断裂失效、塑性失稳失效等展开了充分的考虑，与此同时，对弹塑性裂纹也进行了一定的考虑。

总结

本文主要着手于两个方面，一方面分析了压力容器国内外的相关研究现状，另一方面分析了压力容器检查方法与安全研究方法。通过分析明确，当前伴随我国社会经济的不断发展，我国工业也不断发展，为此，压力容器得到了广泛的应用。但是，压力容器在使用过程中，也会出现一定的问题，因此对压力容器结构分析与安全评估分析极为重要。压力容器的检查方法较多，在选择检查方法的过程中，应该根据压力容器的实际应用情况进行选择，从而为压力容器更好的使用创造良好的条件。

参考：

［1］赵在理.压力容器的结构分析与安全评估研究［D］.武汉理工大学，2006，（12）：30-45.

［2］王巍，王海涛，申世飞等.压力容器开孔结构分析的快速多极边界元研究［J］.清华大学学报（自然科学版），2007，47（3）：401-403.

［3］高永建，贺寅彪，曹明等.反应堆压力容器堆芯支承块及附近下封头应力分析和评定［J］.核技术，2013，36（4）：306-312.

［4］蔡慈平.浅谈压力容器的疲劳分析设计［J］.化工装备技术，2008，29（4）：1-8.

作者简介：

叶晔（1987-），男，江苏省扬州市人，民族：汉，职称：助理工程师，学历：本科。