摘要:筆者根據(jù)自己的實際工作經(jīng)驗闡述了機械工業(yè)行業(yè)發(fā)展將呈現(xiàn)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(xiàn)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(fā)生低應力斷裂的現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)的材料力學在應力計算中，認為介質(zhì)是連續(xù)的，對裂紋導致的斷裂缺乏規(guī)律性的分析。
　　2化工設備（ChemicalEquipment）
　　化學工業(yè)生產(chǎn)中所用的機器和設備的總稱。化工生產(chǎn)中為了將原料加工成一定規(guī)格的成品，往往需要經(jīng)過原料預處理、化學反應以及反應產(chǎn)物的分離和精制等一系列化工過程，實現(xiàn)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(zhuǎn)窯、攪拌機、旋轉(zhuǎn)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(fā)器，反應爐、電解槽、結晶設備、傳質(zhì)設備、吸附設備、流態(tài)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(yè)生產(chǎn)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(fā)展外，還與化學工藝和化學工程的發(fā)展緊密相關。
　　化工產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)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(jīng)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(yè)要求化工機械：①具有連續(xù)運轉(zhuǎn)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(yōu)良的耐腐蝕性能。④密封性好。⑤高效率和低能耗。
　　工業(yè)生產(chǎn)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(qū)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(nèi)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(zhì)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(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等國民經(jīng)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(chǎn)工藝作用的內(nèi)件。壓力容器由于密封、承壓及介質(zhì)等原因，容易發(fā)生爆炸、燃燒起火而危及人員、設備和財產(chǎn)的安全及污染環(huán)境的事故。目前，世界各國均將其列為重要的監(jiān)檢產(chǎn)品，由國家指定的專門機構，按照國家規(guī)定的法規(guī)和標準實施監(jiān)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(nèi)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(guī)律為da/dN=0．763×1O．10-10(△Km)3。經(jīng)探傷發(fā)現(xiàn)沿軸向有深2．5mm，長10mm的表面淺裂紋。試按壽命安全系數(shù)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(nèi)的表面半橢圓淺裂紋，考慮平面應力塑性區(qū)，K1的修正表達式為：
　　
　　根據(jù)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(huán)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(huán)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(xù)使用一段時間。
　　3結語
　　隨著化工機械工業(yè)的發(fā)展，技術的進步，國家總體經(jīng)濟發(fā)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(huán)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(huán)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(yè)應建立現(xiàn)代工業(yè)設計體系，推廣產(chǎn)品創(chuàng)新優(yōu)化設計技術和計算機模擬技術，促進石油化工裝備產(chǎn)品升級換代。