壓力容器設計緒言

潘家禎教授

華東理工大學機械與動力工程學院

PressureVesselDesign1壓力容器設計方法——問題與技術(shù)進展1.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿1.2壓力容器的特點1.3壓力容器的應用1.4壓力容器規(guī)范2.壓力容器基礎2.1壓力容器的結(jié)構(gòu)與分類2.2壓力容器的基本要求2.3壓力容器的安全2.4壓力容器的檢驗和監(jiān)控2.5壓力容器的設計方法2.6壓力容器的失效形式2.7壓力容器材料21.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿31.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿41.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿51.概述1.1現(xiàn)代化企業(yè)的雄姿現(xiàn)代化企業(yè)的召喚，需要新一代的接班人，企業(yè)未來的主人，怎樣挑起肩上的責任？把美好的理想，化作人生的輝煌。培養(yǎng)你們的才能，誓作祖國的棟梁。6承受一定壓力，與外界形成一個封閉系統(tǒng)的容器，稱為壓力容器。如所有過程裝備的殼體、航天器與潛艇的殼體;水壓機的液壓缸；壓縮機的儲罐；發(fā)酵罐；鍋爐，核電站核容器；液化石油氣罐等。1.概述

1.2壓力容器的特點

基本概念

BasicConcept7

鍋爐、換熱器、加熱爐=圓筒外殼+傳熱管束核反應堆=圓筒安全殼+核反應零部件塔器=圓筒外殼+傳質(zhì)元件（浮閥、填料等）反應釜=圓筒夾套+攪拌器壓縮機、真空泵=圓筒氣缸+活塞透平機、泵=蝸殼+葉輪應用的廣泛性過程裝備=受壓外殼+功能內(nèi)件1.概述

1.2壓力容器的特點8化學工業(yè)——反應釜，換熱器，儲罐石油工業(yè)——精餾塔，換熱器，儲罐航天————飛機，火箭，宇宙飛船機械————水壓機，儲能器，壓縮機，液壓缸食品————殺菌鍋，發(fā)酵罐印染————高壓染缸造紙————烘缸動力————鍋爐，核電站核容器民用————液化石油氣罐1.概述

1.3壓力容器的應用9容器應用的廣泛性壓力容器不僅廣泛用于化學、石油化工、醫(yī)藥、冶金、機械、采礦、電力、航天航空、交通運輸?shù)裙I(yè)生產(chǎn)部門，在農(nóng)業(yè)、民用和軍工部門也頗常見，其中尤以石油化學工業(yè)應用最為普遍，石油化工企業(yè)中的塔、器、釜、槽、罐無一不是貯器或作為設備的外殼，而且絕大多數(shù)是在壓力溫度下運行，如一個年產(chǎn)30萬噸的乙烯裝置，約有793臺設備，其中壓力容器281臺，占了35.4%。1.概述

1.3壓力容器的應用10（1）量大面面廣1996年12月的統(tǒng)計計資料表明，，國內(nèi)在用固固定式壓力容容器多達122.22萬萬臺，移動動式壓力容器器中罐車16910輛，，在用氣瓶5498.7571萬只只；鍋爐總臺臺數(shù)也高達51.57萬萬臺。此外全全國持有壓力力容器制造企企業(yè)合計2432個，設設計單位1380個。如如此龐大且潛潛在隱患容器器的存在，以以及地域廣泛泛的制造設計計部門，自然然成為國內(nèi)外外政府部門特特別重視其安安全管理和監(jiān)監(jiān)察檢查的原原因。1.概述1.3壓力容器的應應用11（2）操作條件的復復雜性壓力容器的操操作條件十分分復雜，甚至至于苛刻。壓壓力從1～2×10－5Pa的真空空到高壓、超超高壓，如石石油加氫為10.5～21.0MPa；高壓聚聚乙烯為100～200MPa；合合成氨為10～100MPa；人人造水晶高達達140MPa；溫度度從-196oC低溫到超過過一千攝氏度度的高溫；而而處理介質(zhì)則則包羅爆、燃燃、毒、輻（（照）、腐（（蝕）、磨（（損）等數(shù)千千個品種。操操作條件的復復雜性使壓力力容器從設計計、制造、安安裝到使用、、維護都不同同于一般機械械設備，而成成為一類特殊殊設備。1.概述1.3壓力容器的應應用12（3）極其嚴格的安安全性壓力容器承受受各種靜、動動載荷或交變變載荷，和附附加機械或溫溫度載荷；多數(shù)容器容納納壓縮氣體或或飽和液體，，若容器破裂裂，導致介質(zhì)質(zhì)突然卸壓膨膨脹，瞬間釋釋放出來的破破壞能量極大大，壓力容器大多多數(shù)系焊接制制造，容易產(chǎn)產(chǎn)生焊接缺陷陷，一旦檢驗驗、操作失誤誤容易發(fā)生爆爆炸破裂，器器內(nèi)易爆、易易燃、有毒的的介質(zhì)將向外外泄漏，勢必必造成極具災災難性的后果果。因此，對壓力力容器要求很很高的安全可可靠性。1.概述1.3壓力容器的應應用13壓力容器的特特點壓力(pressure)溫度(temperature)介質(zhì)——腐蝕蝕性（corrosion））——易燃易爆(burnandexplode)——有毒有害(poisonandharmful)要求在一定的的壓力P、溫度T和化學介質(zhì)M的作用下長期期安全工作，，且保證密封封不漏。1.概述1.3壓力容器的應應用14壓力容器的地地位舉足輕重1.概述1.3壓力容器的應應用15《鍋爐壓力容容器安全監(jiān)察察暫行條例》》1982年2月國務院院《鍋爐壓力力容器安全監(jiān)監(jiān)察暫行條例例實施細則》》1982年7月勞動人人事部《壓力力容器使用登登記管理規(guī)則則》1989年3月勞動人人事部《壓力力容器產(chǎn)品安安全質(zhì)量監(jiān)督督檢驗規(guī)則》》1990年8月勞動人人事部《壓力力管道安全管管理與監(jiān)察規(guī)規(guī)定》1996年4月勞動人人事部等《《壓力容器安安全技術(shù)監(jiān)察察規(guī)程》1999年年6月國國家質(zhì)量技技術(shù)監(jiān)督局局1.概述述1.4壓力容器規(guī)規(guī)范16全國壓力容容器標準化化技術(shù)委員員會：GB150《鋼制壓壓力容器》》在1989年3月月第一版，，1998年第二版版GB12337《鋼鋼制球形儲儲罐》1998年年GB151《鋼制管管殼式換熱熱器》1999年GB4710《鋼制制塔式容器器》2000年JB4732《鋼制制壓力容器器-分析設設計標準》》1995年JB4731《鋼鋼制臥式容容器》2000年年JB4710《鋼鋼制塔式容容器》2000年年JB/T4735《《鋼制焊接接常壓容器器》1989年JB/T4700-4707《壓力容容器法蘭》》2000年JB4708《鋼制制壓力容器器焊接工藝藝評定》2000年JB/T4709《《鋼制壓力力容器焊接接工藝規(guī)程程》2000年等等1.概述述1.4壓力容器規(guī)規(guī)范17ASMEVIII-1《壓壓力容器》》1998ASMEVIII-2《壓壓力容器-另一規(guī)則則》1998ASMEVIII-3《高高壓容器》》1997JISB8270《壓力力容器（基基礎標準））》1993JISB8271-8285《壓力力容器(單單項標準)》1993EN13445－2002歐歐盟壓壓力容器規(guī)規(guī)范1.概述述1.4壓力容器規(guī)規(guī)范182.壓力力容器基礎礎2.1壓力容器的的結(jié)構(gòu)與分類基本承壓部部件1.筒體2.封頭3.密封裝裝置（法蘭蘭、密封封元件、緊緊固件）4.開孔（（人/手孔孔）與接接管5.支座附件6.安全附附件（安全全閥、爆破破片）7.測量與與控制儀表表192.壓壓力容器基基礎2.1壓壓力容器器的結(jié)構(gòu)與與分類202.壓壓力容器基基礎2.1壓壓力容器器的結(jié)構(gòu)與與分類212.壓壓力容器基基礎2.1壓壓力容器器的結(jié)構(gòu)與與分類22分類方法：：1、按壓力力大小分類類：低壓容器：：0.1≤≤p＜1.6MPa中壓容器：：1.6≤≤p＜10.0MPa高壓容器：：10≤p≤100MPa超高壓容器器：p≥100MPa。2.壓壓力容器基基礎2.1壓壓力容器器的結(jié)構(gòu)與與分類232、按作用用原理分類類:反應容器：：以化學反應應為主，如如氨合成塔塔、HCL反應器…換熱容器：：容器的作用用主要是為為了進行熱熱交換，如列管式換換熱器、板板式換熱器器…分離容器：：用于將物料料分離的容容器,如氣氣提塔，旋旋風分離器……貯運容器：：容器的作用用主要是貯貯放和搬運運物料，如液化氣罐罐、球罐、、槽車…2.壓壓力容器基基礎2.1壓壓力容器器的結(jié)構(gòu)與與分類243、按安全全管理分類類《壓力容容器安全技技術(shù)監(jiān)察規(guī)規(guī)程》：1）一類容器，屬于下列列情況之一一者：非易燃或無無毒介質(zhì)的的低壓容器器；易燃或有毒毒介質(zhì)的低低壓分離容容器和換熱熱容器。2）二類容器，屬于下列列情況之一一者：中壓容器；；劇毒介質(zhì)的的低壓容器器；易燃或有毒毒介質(zhì)的低低壓反應容容器和貯運運容器；內(nèi)徑小于1米的低壓壓廢熱鍋爐爐。2.壓壓力容器基基礎2.1壓壓力容器器的結(jié)構(gòu)與與分類253、按安全全管理分類類《壓力容容器安全監(jiān)監(jiān)察規(guī)程》》：3）三類容器高壓、超高高壓容器；；劇毒介質(zhì)且且P·V≥≥0.2m3·MPa的的低壓容器器或劇毒介質(zhì)的的中壓容容器；易燃或有毒毒介質(zhì)且P·V≥0.5m3·MPa的的中壓反應容器，或或P·V≥≥5m3·MPa的的中壓貯運運容器;中壓廢熱鍋鍋爐或內(nèi)徑徑大于1米米的低壓廢廢熱鍋爐。。2.壓壓力容器基基礎2.1壓壓力容器器的結(jié)構(gòu)與與分類26壓力容器的的基本要求求是安全性性和經(jīng)濟性性。安全是核心心問題，在在充分保證證安全的前前提下，盡盡可能的做做到經(jīng)濟。。經(jīng)濟性包括括材料的節(jié)節(jié)約，經(jīng)濟濟的制造過過程，經(jīng)濟濟的安裝維維修。容器器的長期安安全運行，，就是最大大的經(jīng)濟。。充分保證安安全不等于于保守。不不必要的采采用過厚的的壁厚，不不僅浪費材材料，而且且厚板的材材質(zhì)與焊接接質(zhì)量效果果極差。2.壓壓力容器基基礎2.2壓壓力容器器設計的基基本要求27特別重要的的壓力容器器（如核容容器），采采取“按分析設計計”的方法，不不僅提高了了安全可靠靠性也節(jié)約約了材料，，降低了制制造成本。。下圖所示示的壓力容容器是分別別按照美國國機械工程程師學會（（ASME）鍋爐與與壓力容器器規(guī)范第VIII篇篇，第1分分篇和第2分篇設計計，可以看看出“按分析設計計”不僅降低了了重量，并并且使壁厚厚減薄，有有利于提高高制造質(zhì)量量。2.壓壓力容器基基礎2.2壓壓力容器器設計的基基本要求28圖1-1按按不同ASME規(guī)規(guī)范設計的的核容器比比較29當前壓力容容器向大容容量、高參參數(shù)發(fā)展，，如核電站站一個1500MW壓水堆壓壓力殼，工工作壓力為為14～16MPa，工作溫溫度為250～330oC，，容器內(nèi)直直徑7800mm，，壁厚317mm，重650噸；又又如煤氣化化液化裝置置中的壓力力容器工作作壓力為17.5～～25MPa，工作作溫度為450～550oC，內(nèi)直徑徑為3000～5000mm，壁厚為為200～～400mm，重重400～～2600噸，對這這類容器的的工藝要求求和運行可可靠性要求求更高，顯顯然比一般般壓力容器器又有更高高更嚴格的的安全性要要求。2.壓壓力容器基基礎2.3壓壓力容器器的安全30國內(nèi)1998年共發(fā)發(fā)生鍋爐、、壓力容器器、氣瓶爆爆炸事故132起，，嚴重事故故274起起，共死亡亡104人人，受傷371人，，直接經(jīng)濟濟損失2813.58萬元。。鍋爐、壓壓力容器、、氣瓶的爆爆炸事故率率分別為1.07次次/萬臺，，0.28次/萬臺臺，0.65次/萬萬臺。2.壓壓力力容容器器基基礎礎2.3壓壓力力容容器器的的安安全全311979年年9月月7日日國國內(nèi)內(nèi)某某電電化化廠廠415升升液液氯氯鋼鋼瓶瓶爆爆炸炸，，擊擊穿穿5個個，，爆爆炸炸5個個，，10200公公斤斤液液氯氯外外泄泄，，波波及及7公公里里范范圍圍，，59人人死死亡亡，，779人人嚴嚴重重中中毒毒。。1979年年12月月18日日國國內(nèi)內(nèi)某某液液化化氣氣站站400M3儲罐罐爆爆炸炸，，引引發(fā)發(fā)3個個球球罐罐和和一一個個臥臥罐罐爆爆炸炸，，5000只只氣氣瓶瓶爆爆炸炸，，600噸噸液液化化氣氣燃燃燒燒，，32人人死死亡亡，，54人人傷傷。。2.壓壓力力容容器器基基礎礎2.3壓壓力力容容器器的的安安全全321986年年4月月28日日前前蘇蘇聯(lián)聯(lián)切切爾爾諾諾貝貝利利核核電電站站壓壓力力殼殼發(fā)發(fā)生生核核泄泄漏漏，，31人人死死亡亡，，20個個國國家家4億億人人受受害害。。2.壓壓力力容容器器基基礎礎2.3壓壓力力容容器器的的安安全全331984年年12月月3日日印印度度博博帕帕爾爾市市農(nóng)農(nóng)藥藥廠廠異異氰氰甲甲酸酸脂脂儲儲罐罐發(fā)發(fā)生生泄泄漏漏，，2580人人死死亡亡，，125000人人中中毒毒，，5萬萬人人失失明明。。2.壓壓力力容容器器基基礎礎2.3壓壓力力容容器器的的安安全全34(1)制制造造與與制制造造過過程程中中的的檢檢驗驗a.焊焊接接方方法法：：焊接接方方法法由由用用戶戶、、設設計計師師與與制制造造廠廠協(xié)協(xié)商商確確定定。。實實際際上上設設計計時時，，必必須須考考慮慮焊焊接接方方法法，，否否則則無無法法確確定定焊焊接接接接頭頭的的細細節(jié)節(jié)。。焊焊接接方方法法包包括括其其結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設設計計、、焊焊接接材材料料及及焊焊條條或或焊焊絲絲焊焊劑劑的的選選用用等等。。焊接接方方法法確確定定以以后后，，焊焊接接的的工工藝藝規(guī)規(guī)程程則則由由制制造造廠廠根根據(jù)據(jù)經(jīng)經(jīng)驗驗或或試試驗驗確確定定。。對對于于重重要要的的容容器器必必須須有有焊焊接接工工藝藝試試驗驗來來確確定定最最合合適適的的焊焊接接工工藝藝規(guī)規(guī)程程。。2.壓壓力力容容器器基基礎礎2.4壓壓力力容容器器的的檢檢驗驗和和監(jiān)監(jiān)控控35b.焊焊后后熱熱處處理理是否否需需要要焊焊后后熱熱處處理理根根據(jù)據(jù)板板厚厚和和焊焊位位的的約約束束程程度度來來確確定定。。焊焊后后熱熱處處理理的的作作用用有有：：消消除除或或部部分分消消除除焊焊接接殘殘余余內(nèi)內(nèi)應應力力，，消消除除焊焊接接區(qū)區(qū)的的脆脆化化等等。。2.壓壓力容容器基礎礎2.4壓壓力力容器的的檢驗和和監(jiān)控36c.焊接接區(qū)的力力學性能能力求使焊焊縫、熱熱影響區(qū)區(qū)和母材材的力學學性能相相等。除除做焊接接工藝評評定時需需要試板板測試之之外還要要求在筒筒體縱焊焊縫的末末端附裝裝試板，，與組焊焊縫同時時焊完，，取下供供以后做做檢驗用用。重要要的容器器需保留留一部分分試板，，以防若若干年后后再做金金相、化化學成分分、及其其力學性性能檢驗驗。2.壓壓力容容器基礎礎2.4壓壓力力容器的的檢驗和和監(jiān)控37d.制造造過程中中的檢驗驗容器各部部分在組組焊之前前必須通通過各種種檢驗，，其中最最重要的的是焊縫縫質(zhì)量檢檢驗，方方法主要要是以射射線探傷傷與超聲聲波探傷傷，輔以以磁粉法法和著色色法以檢檢查是否否存在表表面裂紋紋。探傷傷中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)的裂紋紋應全部部消除，，方法為為補焊。。2.壓壓力容容器基礎礎2.4壓壓力力容器的的檢驗和和監(jiān)控38(2)在在役檢驗驗與監(jiān)控控實踐證明明，壓力力容器的的爆破事事故絕大大多數(shù)起起源與裂裂紋或其其它缺陷陷的擴張張。裂紋紋的萌生生與擴展展有一個個過程，，在投入入運行前前通過了了檢查的的容器，，在服役役一定時時間后，，往往在在定期檢檢修中發(fā)發(fā)現(xiàn)了裂裂紋。裂裂紋的萌萌生與擴擴張的原原因可能能是由于于疲勞、、應力腐腐蝕高溫溫下應力力的長期期作用等等等。2.壓壓力容容器基礎礎2.4壓壓力力容器的的檢驗和和監(jiān)控39(2)在在役檢驗驗與監(jiān)控控在役檢驗驗的方法法以射線線檢驗和和超聲波波檢驗為為主，輔輔以磁粉粉和著色色檢驗以以檢測表表面裂紋紋。一般般化工廠廠在年度度大修時時進行檢檢查，或或根據(jù)有有關(guān)規(guī)程程分別逐逐年輪流流檢查。。在核電電站中已已實行部部分的連連續(xù)監(jiān)控控。2.壓壓力容容器基礎礎2.4壓壓力力容器的的檢驗和和監(jiān)控40(2)在在役檢驗驗與監(jiān)控控還有一個個問題是是材料在在服役過過程中的的退化，，包括金金相組織織的變化化，晶界界空穴或或微裂紋紋的形成成，氫侵侵襲及輻輻射脆化化等等，，最好在在容器內(nèi)內(nèi)放置掛掛片。從以上闡闡述的壓壓力容器器質(zhì)量保保證系統(tǒng)統(tǒng)的要點點來看，，在設計計一臺化化工容器器時必須須充分考考慮到以以后的各各個質(zhì)量量保證的的環(huán)節(jié)。。2.壓壓力容容器基礎礎2.4壓壓力力容器的的檢驗和和監(jiān)控41壓力容器器的質(zhì)量量保證體體系定義：確保容器器從設計計、選材材、制造造、投入入運行到到退出服服役的整整個過程程安全地地完成使使用要求求而采取取的有計計劃、系系統(tǒng)的措措施。內(nèi)容：材料—設設計—制制造與制制造過程程中的檢檢驗—在在役檢驗驗與監(jiān)控控。2.壓壓力容容器基礎礎2.4壓壓力力容器的的檢驗和和監(jiān)控42安全性經(jīng)濟性足夠的強強度經(jīng)經(jīng)濟濟可靠的的材料足夠的剛剛度（或或穩(wěn)定性性）經(jīng)經(jīng)濟的的制造方方法可靠的密密封性能能低低的的操作和和維護費費用一定的使使用壽命命長長周周期的安安全運行行安、穩(wěn)、、長、滿滿、優(yōu)原則：充充分保證證安全的的前提下下盡可能能做到經(jīng)經(jīng)濟2.壓壓力容容器基礎礎2.5壓壓力力容器的的設計方方法43設計是一一臺壓力力容器誕誕生的第第一步，，也是質(zhì)質(zhì)量保證證的第一一個環(huán)節(jié)節(jié)。在設設計時應應當周密密的考慮慮到以后后各環(huán)節(jié)節(jié)中可能能產(chǎn)生的的問題和和相應的的措施。。在設計計時，首首先應當當仔細分分析用戶戶的要求求和提供供的相關(guān)關(guān)技術(shù)資資料。根根據(jù)對壓壓力容器器基本特特征解，，決定根根據(jù)何種種設計規(guī)規(guī)范進行行設計。。根據(jù)規(guī)規(guī)范的要要求，容容器的各各部分進進行應力力分析。。應力分分析和材材料選擇擇實際上上同時進進行的，，應力分分析的結(jié)結(jié)果應當當是材料料的性能能得到充充分發(fā)揮揮，并且且盡可能能使容器器的各部部分達到到等強度度。2.壓壓力容容器基礎礎2.5壓壓力力容器的的設計方方法44材料的選選擇是重重要的設設計環(huán)節(jié)節(jié)，它既既與容器器抵抗失失效的能能力有關(guān)關(guān)，又與與制造工工藝密切切相關(guān)。。一般說說，一臺臺壓力容容器的設設計文件件包括設設計計算算書，施施工圖，，技術(shù)要要求等三三部分。。這三部分分與材料料的選用用，制造造，檢驗驗等質(zhì)量量保證成成為統(tǒng)一一整體。。2.壓壓力容容器基礎礎2.5壓壓力力容器的的設計方方法45（1）按按規(guī)則設設計：GB150《《鋼制壓壓力容器器》是基基于經(jīng)濟濟方法的的設計，，其典型型過程是是：確定設計計載荷，，選用設設計公式式、曲線線或圖表表，并對對材料取取一個安安全應力力，最終終給出容容器的基基本厚度度，根據(jù)規(guī)范范許可的的構(gòu)造細細則及有有關(guān)制造造檢驗要要求進行行制造。。2.壓壓力容容器基礎礎2.5壓壓力力容器的的設計方方法46（1）按按規(guī)則設設計-GB150《鋼制制壓力容容器》它是我國國的第一一部壓力力容器的的國家標標準。這這一標準準的基本本思路與與ASMEVIII-1的基基本相同同，即“按規(guī)則設設計”，該標準準的適用用范圍如如下：a.內(nèi)內(nèi)壓：0.1～～35MPab.真真空：不不低于2000（mmH2O）c.溫溫度：根根據(jù)鋼材材的許用用溫度及及特性，，從-196℃℃到鋼材材的蠕變變限用溫溫度2.壓壓力容容器基礎礎2.5壓壓力力容器的的設計方方法47（1）按按規(guī)則設設計-GB150《鋼制制壓力容容器》GB容器器標準中中以第一一強度理理論為設設計準則則，將最最大主應應力限制制在許用用應力以以內(nèi)，這這是與ASMEVIII-1相同的的一個基基本點。。不同的是是，以極極限強度度為基準準的安全全系數(shù)nb，我國取取nb=3，ASMEVIII-1取nb=4。另一個不不同點是是，GB容器標標準對局局部應力力參照AMEVIII-2作作了適當當處理，，采用第第三強度度理論，，允許凸凸形封頭頭轉(zhuǎn)角及及開孔處處的局部部應力超超過材料料的屈服服極限。。2.壓壓力容容器基礎礎2.5壓壓力力容器的的設計方方法48（2）按按分析設設計JB4732《《鋼制壓壓力容器器—分析析設計標標準》基基于考慮慮作用在在容器上上載荷的的性質(zhì)，，進行詳詳細的應應力分析析，計算算得到的的應力按按其對容容器破壞壞的作用用分類，，與許用用應力強強度比較較和評定定，并加加上嚴格格的材料料、制造造和檢驗驗要求。。2.壓壓力容容器基礎礎2.5壓壓力力容器的的設計方方法49彈性失效效設計準準則------限制制結(jié)構(gòu)不不發(fā)生總總體屈服服穩(wěn)定性失失效設計計準則----限制結(jié)結(jié)構(gòu)不發(fā)發(fā)生總體體失穩(wěn)疲勞失效效設計準準則------在規(guī)規(guī)定期限限不疲勞勞失效極限載荷荷設計準準則------局部部屈服區(qū)區(qū)不發(fā)生生塑性流流動安全性設設計準則則--------雖雖局部屈屈服但保保證結(jié)構(gòu)構(gòu)安定防脆性設設計準則則--------防防止因缺缺陷而低低應力脆脆斷防蠕變失失效設計計準則----防止過過度蠕變變及蠕變變斷裂2.壓壓力容容器基礎礎2.5壓壓力力容器的的設計方方法50彈性設設計計準則則容器不出出現(xiàn)涉及及總體范范圍的較較大變形形，即在在內(nèi)壓其其它拉伸伸等靜力力載荷在在器壁中中所引起起的最大大應力不不超過材材料的彈彈性極限限。如考考慮設計計安全裕裕度，則則限制在在材料的的許用應應力以下下。2.壓壓力容容器基礎礎2.7壓壓力力容器的的設計準準則51塑性設設計計準則則即極限載載荷設計計準則當容器總總體范圍圍進入整整體塑性變形形或局部部區(qū)域沿沿整個壁厚進進入塑性性變形時時，則認為容容器己耗耗盡承載載能力而失效效。2.壓壓力容容器基礎礎2.5壓壓力力容器的的設計方方法52⑴過度度變形失失效：鼓鼓脹、彎彎曲、扭扭轉(zhuǎn)、失失穩(wěn)（過過載、減減薄、高高溫）⑵斷裂裂失效：：韌性斷裂裂（過載載、減薄?。┐嘈詳嗔蚜眩ú牧狭洗嘈浴?、缺陷引引起的低低應力脆脆斷）疲勞斷裂裂（未漏漏先爆、、未爆先先漏）環(huán)境斷裂裂（介質(zhì)質(zhì)與應力力引起的的應力腐腐蝕斷裂裂）蠕變斷裂裂（溫度度＞0.4T熔熔/K））⑶表面面損傷失失效:腐腐蝕蝕，磨損損2.壓壓力容容器基礎礎2.6壓壓力力容器的的失效形形式53韌性斷裂裂2.壓壓力容容器基礎礎2.6壓壓力力容器的的失效形形式54脆性斷裂裂2.壓壓力容容器基礎礎2.6壓壓力力容器的的失效形形式55疲勞斷裂裂2.壓壓力容容器基礎礎2.6壓壓力力容器的的失效形形式56應力腐腐蝕斷斷裂2.壓壓力容容器基基礎2.6壓壓力力容器器的失失效形形式57壓力容容器制制造中中大多多數(shù)采采用冷冷加工工卷板板和焊焊接，，因此此容器器鋼板板必須須具有有良好好的加加工性性和可可焊性性。不不是所所有的的鋼材材都可可以用用制造造壓力力容器器的。。壓力容容器用用鋼板板比一一般鋼鋼板的的求嚴嚴，體體現(xiàn)在在：對對化學學成分分的控控制較較嚴格格，抽抽樣檢檢驗率率較高高，力力學性性能檢檢驗增增加了了沖擊擊性能能的要要求等等。2.壓壓力容容器基基礎2.7壓壓力力容器器材料料58壓力容容器材材料選選用的的基本本要求求容器承承受壓壓力或或其它它載荷荷，容容器的的材料料應具具有足夠的的強度度，強度度過低低勢必必使容容器過過厚，，而強強度過過高又又將影影響材材料的的其它它力學學性能能。容器制制造時時采用用冷卷卷及熱熱沖壓壓成型型工藝藝，材材料應應具有有良好的的塑性性，使冷冷卷及及熱沖沖壓時時不裂裂不斷斷。容器須須具有有良好的的韌性性，具有有足夠夠的安安全使使用壽壽命。。大部部分容容器都都要焊焊接，，因此此材料料要有有良好的的可焊焊性。。2.壓壓力容容器基基礎2.7壓壓力力容器器材料料59化學成成分控控制嚴嚴格是容器器用鋼鋼的主主要特特點。?；瘜W學成分分的變變化對對鋼材材的基基本力力學性性能如如強度度及塑塑性，，韌性性等較較大影影響，，對熱熱處理理效果果也有有較大大影響響。碳含量量偏高高使強強度增增加，，但導導致可可焊性性變差差，焊焊接時時容易易在熱熱影響響區(qū)出出現(xiàn)裂裂紋。。微量元元素的的含量量必須須嚴加加控制制，否否則會會加劇劇回火火脆性性。硫含量量過多多會影影響斷斷裂韌韌性，，也易易出現(xiàn)現(xiàn)裂紋紋。鉬能提提高鋼鋼的高高溫強強度，，但含含量超超過0.005時會會影響響可焊焊性。。2.壓壓力容容器基基礎2.7壓壓力力容器器材料料60力學性性能的的要求求材料的的力學學性能能主要要是指指強度度、塑塑性與與韌性性。這這些性性能指指標常常常被被誤認認為是是材料料的一一種屬屬性。。實際上上，材材料的的力學學性能能固然然取決決于化化學成成分，，還取取決于于材料料熱處處理后后的組組織狀狀態(tài)，，往往往有一一定的的分散散性。。對于循循環(huán)載載荷情情況，，通常常將材材料性性能的的特定定表現(xiàn)現(xiàn)稱為為材料料在一一定條條件下下的“機械行行為”。2.壓壓力容容器基基礎2.7壓壓力力容器器材料料61力學性性能的的要求求強度是是衡量量材料料抵抗抗外載載荷能能力大大小的的力學學指標標。通通常用用拉伸伸試樣樣測得得抗拉拉強度度和屈屈服極極限，，這兩兩個指指標可可表征征材料料的強強度。。也是是容器器設計計計算算中用用以確確定許許用應應力的的主要要依據(jù)據(jù)。屈服點點于抗抗拉強強度之之比稱稱之為為屈強強比