第四章压力容器设计chapterⅳdesignofpressurevessel

第四章压力容器设计chapterⅳdesignofpressurevessel内容摘要：

的断裂。 这种断裂是在较低应力状态下 发生，故又称为低应力脆断。 24 过程设备设计 脆性断 裂原因 材料脆性和缺陷。 a. 材料选用不当、焊接与热处理不当使材料 脆化；低温、长期在高温下运行、应变 时效等也会使材料脆化； b. 压力容器用钢一般韧性较好，但若存在 严重的原始缺陷（如原材料的夹渣、 分层、折叠等）、制造缺陷（如焊接引 起的未熔透、裂纹等）或使用中产生的 缺陷，也会导致脆性断裂发生。 25 过程设备设计 交变载荷 —指大小和（或）方向都随时间周期性 （或无规则）变化的载荷。 包括 —压力波动、开车停车；加热或冷却时温度变 化引起的热应力变化；振动或容器接管引起 的附加载荷的交变而形成的交变载荷。 需要指出 —原材料或制造过程中产生的裂纹， 也会在交变载荷的反复作用下扩展而导致 压力容器疲劳。 — 在 交变载荷 作用下，经一定循环次数后产生 裂纹或突然发生断裂失效的过程。 26 过程设备设计 失效形式 ——“未爆先漏” ，破坏需要有一定时间。 疲劳破坏 —包括裂纹萌生、扩展和最后断裂三个阶段。 裂纹源 ——往往位于接管根部、焊接接头等高应力区或有缺陷的部位。 裂纹扩展区 ——是疲劳断口最重要的特征区域。 常呈现贝纹状，是疲劳裂纹扩展过程中留下的痕迹。 瞬时断裂区 ——裂纹扩展到一定程度时的快速断裂区。 疲劳断口 — 裂纹源、裂纹扩展区和瞬时断裂区组成。 27 过程设备设计 特征 : 疲劳断裂时容器的总体应力值较低，断裂往往在 容器正常工作条件下发生，没有明显征兆，是突 发性破坏，接近脆断，危险性很大。 28 过程设备设计 从变形看 — 具有韧性断裂特征 从应力看 — 具有脆性断裂特征 — 压力容器在 高温下长期受载 ，随时间的增加 材料不断发生蠕变变形，造成壁厚明显减薄 与鼓胀变形，最终导致压力容器断裂。 29 均匀腐蚀的减薄和 局部腐蚀的凹坑 引起的断裂 晶间腐蚀和应力腐蚀 引起的断裂 过程设备设计 —— 韧性断裂特征／脆性断裂特征。 30 过程设备设计 （ 2）刚度失效 —— 由于构件过度的弹性变形引起的失效。 （ 3）失稳失效 ——在压应力作用下，压力容器突然失去其 原有的规则几何形状引起的失效。 （ 4）泄漏失效 ——泄漏而引起的失效。 危害 : 可能引起中毒、燃烧和爆炸等事故， 造成环境污染等。 31 交互失效 ——多种因素作用下同时发生多种形式的失效。 过程设备设计 (二 )、交互失效形式 例如： → 腐蚀疲劳 腐蚀介质 交变应力 → 蠕变疲劳 高 温 交变应力 32 过程设备设计 压力容器最可能发生的失效形式 二、失效判据与设计准则 设计思路 求得压力容器在稳态或 瞬态工况下的力学响应 （如应力、应变、固有频率等） 确定力学响应的限制值以 判断压力容器能否安全使用 是否获得满意的使用效果 （根据） 33 过程设备设计 (1)失效判据 ——将力学分析 结果与简单实验测量结果 相比较，判别压力容器是 否会失效。 这种判据，称 为失效判据。 （。