近日,国家标准化管理委员会发布了国家标准GB/T 150.1~150.4-2024《压力容器》和GB/T 4732.1~4732.6-2024《压力容器分析设计》。这是中国压力容器设计制造、安全监察最重要的两部基础性标准。浙江大学郑津洋院士、陈志平教授团队自主提出的轴压圆筒屈曲设计方法、内压椭圆/碟形封头设计方法纳入其中成为国家标准,结束了我国轴压圆筒屈曲、内压椭圆/碟形封头设计长期采用美国机械工程师协会(ASME)方法的历史。
圆筒、椭圆/碟形封头是压力容器重要的基础件,是石化领域加氢反应器、能源领域石油及油品储罐、食品领域啤酒发酵罐、核电领域钢制安全壳、航天领域火箭液氢/氧贮箱、航空领域复合材料固化用热压罐等高端装备的重要组成部分。轴压圆筒屈曲、内压椭圆/碟形封头设计方法,最早可追溯至20世纪初的ASME锅炉压力容器规范。近百年来,中国钱学森、美国Hutchinson、德国Degenhardt等学者对轴压圆筒屈曲失效,瑞士Huggenberger和Höhn、英国Galletly、美国Kalnins和Miller等学者对内压椭圆/碟形封头失效问题持续开展研究,提出了多种设计计算方法。但这些方法均基于弹性理论或理想弹塑性理论,存在失效预测精度低与设计计算复杂、冗余大等问题。
郑津洋院士、陈志平教授带领李克明博士、焦鹏博士等团队成员,在国家科技重大专项课题、国家自然科学基金等项目及产业界的持续共同支持下,历时13年,利用弹塑性理论对轴压圆筒屈曲和内压椭圆/碟形封头失效全过程进行了系统深入的理论分析,开展了100多次工业规模轴压圆筒屈曲和内压椭圆/碟形封头破坏性试验研究,试验装置最大直径达5000mm,探明了轴压圆筒屈曲、内压椭圆/碟形封头屈曲和塑性垮塌的失效机制和规律;提出的基于失效模式的弹塑性设计新方法,物理意义清晰、计算精度高、使用简便,在确保安全的前提下可显著减轻重量。经全国锅炉压力容器标准化技术委员会多次论证评审后,提出的设计新方法正式纳入GB/T 150.1-2024《压力容器 第1部分:通用要求》、GB/T 150.3-2024《压力容器 第3部分:设计》和GB/T 4732.3-2024《压力容器分析设计 第3部分:公式法》,替代了使用百年之久的ASME方法,为压力容器行业标准化贡献了浙大力量。
国家标准是行业发展、产品升级的重要牵引,也是科技成果落地的重要标志。上述成果纳入国家标准对于提升我国压力容器设计技术水平,保障人民生命财产安全具有重要意义。
祝贺郑津洋院士、陈志平教授团队!
编辑:史小巧