摘要:筆者根據自己的實際工作經驗闡述了機械工業行業發展將呈現分化趨勢。對機械設備故障問題進行了探討，提出一些問題供大家參考.
　　關鍵詞:化工設備，壓力容器，故障分析
　　1前言
　　我國化工廠現代化的機械設備中，大多采用高強度金屬材料，大型構件在使用某些新工藝的情況下，有時會在應力低于流動極限時發生低應力斷裂的現象，或在交變應力作用下，雖然脈沖拉伸的最大應力很低，但其使用壽命比傳統疲勞強度計算的壽命小得多。分析表明，構件的整體斷裂是由于其原有宏觀裂紋的擴展而造成的。在金屬加工工藝中，裂紋或缺陷是不可避免的，而傳統的材料力學在應力計算中，認為介質是連續的，對裂紋導致的斷裂缺乏規律性的分析。
　　2化工設備（ChemicalEquipment）
　　化學工業生產中所用的機器和設備的總稱。化工生產中為了將原料加工成一定規格的成品，往往需要經過原料預處理、化學反應以及反應產物的分離和精制等一系列化工過程，實現這些過程所用的機械，常常都被劃歸為化工設備。化工設備通常可分為兩大類：
　　①化工機器。指主要作用部件為運動的機械，如各種過濾機，破碎機，離心分離機、旋轉窯、攪拌機、旋轉干燥機以及流體輸送機械等。
　　②化工設備。指主要作用部件是靜止的或者只有很少運動的機械，如各種容器（槽、罐、釜等）、普通窯、塔器、反應器、換熱器、普通干燥器、蒸發器，反應爐、電解槽、結晶設備、傳質設備、吸附設備、流態化設備、普通分離設備以及離子交換設備等。化工機械的劃分是不嚴格的，一些流體輸送機械（如泵、風機和壓縮機等）在化工部門常被稱作化工機械，但同時它們又是各種工業生產中的通用機械。近代化工設備的設計和制造，除了依賴于機械工程和材料工程的發展外，還與化學工藝和化學工程的發展緊密相關。
　　化工產品的質量、產量和成本，在很大程度上取決于化工設備的完善程度，而化工機械本身的特點必須能適應化工過程中經常會遇到的高溫、高壓、高真空、超低壓、易燃、易爆以及強腐蝕性等特殊條件。近代化學工業要求化工機械：①具有連續運轉的安全可靠性。②在一定操作條件下（如溫度、壓力等）具有足夠的機械強度。③具有優良的耐腐蝕性能。④密封性好。⑤高效率和低能耗。
　　工業生產中具有特定的工藝功能并承受一定壓力的設備，稱壓力容器。貯運容器、反應容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器。為了與一般容器(常壓容器)相區別，只有同時滿足下列三個條件的容器，才稱之為壓力容器：
　　（1）最高工作壓力（Pw）大于等于0.1Mpa(不含液體靜壓力,下同);
　　（2）內直徑(非賀形截面指其最大尺寸)大于等于0.15m,且容積(V)大于等于0.25m3;
　　（3）盛裝介質為氣體液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點液體.
　　壓力容器的用途十分廣泛。它是在石油化學工業、能源工業、科研和軍工等國民經濟的各個部門都起著重要作用的設備。壓力容器一般由筒體、封頭、法蘭、密封元件、開孔和接管、支座等六大部分構成容器本體。此外，還配有安全裝置、表計及完成不同生產工藝作用的內件。壓力容器由于密封、承壓及介質等原因，容易發生爆炸、燃燒起火而危及人員、設備和財產的安全及污染環境的事故。目前，世界各國均將其列為重要的監檢產品，由國家指定的專門機構，按照國家規定的法規和標準實施監督檢查和技術檢驗。
　　3為了使機械設備的故障診斷更加完善，人們必須應用斷裂力學的有關知識對構件的安全進行分析計算。下面列舉3個應用斷裂力學進行安全評定的實例：
　　實例1：計算壓力容器的允許疲勞壽命某合金壓力容器，內徑D=508mm，壁厚￡=25．4mm。工作壓力從零到20．7MPa交替變化，材料流動限σ8=448MPa，斷裂韌度Kmc=38．5MNm-3/2，疲勞裂紋亞臨界擴展規律為da/dN=0．763×1O．10-10(△Km)3。經探傷發現沿軸向有深2．5mm，長10mm的表面淺裂紋。試按壽命安全系數nN=3計算該容器的允許疲勞壽命。
　　解：(1)計算應力強度因子K1該裂紋可近似視為半無限體內的表面半橢圓淺裂紋，考慮平面應力塑性區，K1的修正表達式為：
　　
　　根據σ/c=2.5/5查資料表21—1序號16中的E(k)表，得E(k)=1．2111
　　當P=20．7MPa時，容器最大環向拉應力=207MPa。將以上各值代入(1)式得：
　　
　　所以，容器在20．7MPa的壓力下，有足夠的安全儲備。
　　(2)求臨界裂紋深度a
　　交變應力幅最大環向應力σA=σmax=207MPa臨界裂紋深度ac，為：
　　
　　(3)求疲勞壽命N
　　
　　該容器的允許使用壽命[N]為：[N]=N／nk=7097／3=2365次
　　實例2：判斷構件的安全性鋼板條寬度為40mm，厚度為5mm，其上有一長度為4mm的穿透板厚的邊裂紋，裂紋與板條側邊垂直如圖示。鋼材流動極限σs=500MPa，斷裂韌度Kl=110MNm-3/2。若板條受軸向拉力P=60kN，判斷斷此構件是否安全。
　　
　　解：考慮塑性松馳后等效裂紋的應力強度因子為：
　　
　　該構件有一定量的安全儲備，可繼續使用一段時間。
　　3結語
　　隨著化工機械工業的發展，技術的進步，國家總體經濟發展取得了巨大進步，但是化工機械對地球資源、能源等消耗過快、過多，環境污染極為嚴重，人類健康受到危害，而且也付出了沉痛的環境代價和昂貴的化工機械研制成本代價。因此我國化工裝備行業應建立現代工業設計體系，推廣產品創新優化設計技術和計算機模擬技術，促進石油化工裝備產品升級換代。