钢制压力容器试验压力的模糊可靠性理论研究

摘 要：钢制内压容器的静强度试验要在最严格的压力试验前提下进行其可靠度的分析，要构建完善的钢制压力容器的模糊可靠性理论体系。本文主要研究在有差别的失效准则下，从控制钢制压力容器在试验压力与正常操作两种情况下静强度的可靠度范围，到探索钢制压力容器的静强度可靠度和试验压力及安全系数之间的关系。

关键词：钢制压力容器；试验压力；模糊可靠性理论

中图分类号：TH49 文献标识码：A

1钢制压力容器试验压力的模糊可靠性理论概述

为了确定钢制内压容器在真正投入使用和正常操作时能够具备安全性和可靠性，针对新制造出来或者维修后重新使用的钢制内压容器，一定要用高于设计压力的试验压力针对其开展压力试验，以检查和验证容器的强度、焊接致密性及密封严密性。全球有很多国家按照本国的钢制压力容器试验压力的实际发展情况，制定出设计、制造、检查及监察压力容器标准的相应规范，这些规范的主要内容之就是确定、规范试验压力方式和取值。

压力试验常用的试验方式有液压试验和气压试验，即由钢制压力容器设计的相关单位按照其工艺要求选用其中一种方式作为试验方法，以确定试验压力的数值标准或操作规范。实践证明，确定科学的试验压力的标准对于规范试验压力，减少压力容器发生事故的机率，确保操作人员的生命安全及财产安全有着重要和积极的作用。因为钢制压力容器试验压力的方式及数值的确定涉及到公共安全，所以一定要制定出确定试验压力的标准和规范，研究并明确试验的理论依据，准确设计并计算试验压力和的安全系数的关系。本文中针对钢制内压容器在压力试验时的可靠度理论进行分析和研究，试图建立其可靠性理论，获得钢制压力容器试验压力的方法。

2钢制压力容器试验压力的模糊可靠性模型

钢制压力容器的试验压力的静强度指钢制内压容器对应的屈服强度及爆破强度，也可以指钢制压力容器的薄壁外压圆筒的临界性或边缘性失的稳强度。

2.1钢制压力容器试验压力的模糊可靠性模型几个假设

为更准确地讨论钢制压力容器试验压力的模糊可靠性模型，针对压力容器的可靠性研究要做出如下假设：一是钢制压力容器是根据标准和规范开展设计、制造并通过检验的；二是钢制压力容器的实际载荷、试验压力 静强度P三者全是属于相互独立的随机性变量，其变化基本和正态分布相符；三是本文研究钢制压力容器的初始性的可靠度，即其初始静强度没有遭受环境及时间等影响下的大于实际载荷Pl或试验压力的概率；四是若将试验压力对应的平均值和设计压力比值当成试验压力系数，那么温度和壁厚的修正系数不影响试验压力系数；五是任意随机度量P的分布概率密度函数可用f（P）表示。

2.2钢制压力容器试验压力的模糊可靠性模型压力试验的目的

对钢制压力容器开展压力试验的目的有三个：首先，在相当把握即可靠度达到95%的情况下，让试验压力最小可能值不能小于设计压力；其次，保证试验压力的最大可能值能够得到合理控制，尽可能使钢制压力容器在试验时不发生安全事故，即控制容器的试验不发生事故的可靠度在合理范围内，确保容器试验的可靠性及安全性；最后，经由压力试验，预测钢制压力容器在操作时的可靠度合理控制在允许范围以内，确定容器操作安全。

2.3钢制压力容器的试验压力系数定义

按照上面的分析及假设可以得出，试验压力作为与正态分布相符的随机性变量，设计压力是试验人员按照试验目的及实际载荷进行的主观与人为确定的物理量，则得出，试验压力均值和设计压力的关系为：

（1）

式中：——试验压力为Pl的均值，MPa；

——试验压力系数；

——壁厚修正系数，，本文取=1；

——温度修正系数，，本文取=1；

p——设计压力，MPa。

其中，——名义壁厚；

C-一壁厚附加量。

由上面的公式 ，

可以推出，。

3钢制压力容器试验压力的模糊可靠性研究和计算

钢制压力容器试的实际载荷是与正态分布基本相符的随机性变量，设计压力P则是试验人员按照进行人们根据钢制压力容器试验压力的目的及实际载荷确定的物理量，P与分布概率密度函数的关系如图1所示。

P与分布概率密度函数的关系图

决定设计压力大于实际载荷的随机变量为：

设计压力P比实际载荷的可靠度系

数则是：

式中：——设计压力大于实际载荷的可靠度系数；

——Pl的标准差；

——Pl的变异系数；

K——设计压力系数，。

由这个公式可以得出：

按照我国钢制压力容器试验压力的模糊可靠生标准，设计压力P必须高于钢制压力容器的最高工作压力。在进行相关设计时，一般选用设计压力大于实际载荷的可靠度是95%，相应的可靠度系数位=1.645，因=0.09077，故K=1+1.645×0.09077=1.15；

由公式

与公式

共同可以得出；当使用实际载荷的均平值确定设计压力P的时候，可以选取K=1.15；当使用容器的最高工作压力用以确定设计压力P的时候，则可以选取K=1。这反映出在实际的钢制压力容器的工程进行设计时，选取K=1.0～1.2是相对科学、合理的。

结语

本文主要研究了钢制压力容器试验压力的和实际载荷、压力试验及静强度分布参数间的内在关系，得到了建立钢制压力容器试验压力的可靠性理论，为钢制压力容器的设计技术的健康发展提供相应的分析思路。

参考文献

[1] 刘小宁. 基于模糊可靠度分析的球形容器试验压力系数[J]. 石油化工设备技术. 2012（04） .

[2] 韩春鸣.确定钢制压力容器试验压力的可靠性理论[J]. 石油化工设备技术. 2011（06）.