压力容器设计技术PPT课件(全)

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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
2．容器的脆性爆破过程 容器的脆性爆破过程如图中OA’，
(或OA”)曲线。这种爆破指容器在加 压过程中没有发生充分的塑性变形鼓 胀，甚至尚未达到屈服的时候就发生 爆破。爆破时容器尚在弹性变形阶段 至多是少量屈服变形阶段。
整体屈 服压力
(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段) (C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
(一) 容器的超压爆破过程
韧性破坏-照片
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
2．容器的脆性爆破过程 现象：低应力，体积变形很小，无明 显塑性变形 危害：无征兆、很多产生碎片、带来 灾难性后果 原因：1）材料很脆，2）有严重缺陷
整体屈 服压力
爆破压力
(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段) (C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
(一) 容器的超压爆破过程 (1)弹性变形阶段 见OA，随 着进液量(即体积膨胀量)的 增加，容器的变形增大，内 压随之上升。这一阶段的基 本特征是内压与容器变形量 成正比，呈现出弹性行为。 A点表示内壁应力开始屈服， 或表示容器的局部区域出现 屈服，整个容器的整体弹性 行为到此终止。
(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段) (C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
(一) 容器的超压爆破过程 (4)爆破阶段 在CD段，减薄的影 响大于强化的影响，容器的承载 能力随着容器的大量膨胀而明显 下降，壁厚迅速减薄，直至D点 而爆裂。
James Watt (1736-1819)
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
化工及石油化工 发展的需求
大型化 高参数 高强材料
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
近代压力容器的发展趋势-大型化,高参数
高参数 大型化
核电站一个1500MW压水堆压力壳，工作压 力为15MPa，工作温度为300ºC，容器内直 径7800mm，壁厚317 mm，重650吨；
爆破压力
(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段) (C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
(一) 容器的超压爆破过程 A点是开始屈服的压力，B点是容
器进入屈服的压力。容器屈服压力指 B点对应的压力——整体屈服压力。 从实验爆破曲线上判定A点及B点很 困难。ASMEⅧ—1实验应力分析给 出确定容器屈服压力的方法，按弹性 线(OA)斜率增大一倍画一条通过坐标 原点的斜线，与爆破曲线拐弯处的交 点，即为屈服压力(整体屈服压力)。 简称为二倍斜率法，工程上很有用。
弄清容器的各种形式的失效，尤其最基本的爆 破失效过程更需要弄清楚。下面就容器的韧性
韧性破坏 脆性破坏
爆破和脆性爆破过程先作一些阐述：
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
(一) 容器的超压爆破过程 1．容器的韧性爆破过程 一台受压容器，如果材料
塑性韧性正常，设计正确， 制造中未留下严重的缺陷， 加压直至爆破的全过程一般 属于韧性爆破过程。韧性爆 破的全过程可以用图示容器 液压爆破曲线OABCD来说明， 加压的几个阶段如下：
煤气化液化装置中的压力容器工作压力为 20MPa，工作温度为500ºC，最大内直径达 5000mm，壁厚为400 mm，重2600吨；
炼 油 厂 加 氢 反 应 器 的 直 径 达 4.5mm, 厚 280mm, 重约1000吨。
高温蠕变 低应力脆断 疲劳问题
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段) (C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
(一) 容器的超压爆破过程 C点的内压力为爆破压力，正
常韧性爆破的容器，爆破的体积 膨胀量(即进液量)在容器体积的 10％以上，该值越高，容器的韧 性越好，材料的塑性韧性和制造 质量都很好，该容器在设计压力 下很安全。承受的压力，爆破压 力越高，爆破压力与设计压力的 比值越大则越安全。
一、容器的失效模式
容器设计的核心问题是安全。
化工容器设计技术的近代进展时基本的出发点也是安全。
容器的安全就是防止容器发生失效。容器的传统设计思想实质上就是防止容器
发生“弹性失效”。
随着技术的发展，遇到的容器失效有各种类型，
针对不同的失效形式进而出现了不同的设计准 两种最基本的失效模式
则。在讨论这些设计技术进展之前有必要首先
压力容器设计技术
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述 第二节 化工容器的应力分析设计
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压力容器设计技术进展
第一节 近代化工容器设计技术进展概述 一、容器的失效模式 二、化工容器设计准则的发展 三、容器设计规范的主要进展 四、近代设计方法的应用
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
压力容器的发展简要回顾
(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段) (C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
(一) 容器的超压爆破过程 (3)变形强化阶段 BC段，材料 发生塑性变形不断强化，容器承 载能力不断提高。但体积膨胀使 壁厚减薄，承载能力下降。两者 中强化影响大于减薄影响，强化 提高承载能力的行为变成主要因 素。强化的变化率逐渐降低，到 C点时两种影响相等，达到总体 “塑性失稳”状态，承载能力达 到最大即将爆破，此时容器已充 分膨胀。
(A)弹性变形阶段(OA段) (B)屈服阶段(AB段) (C)强化阶段(BC段) (D)爆破阶段(CD段)
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第一节 近代化工容器设计技术进展概述
(一) 容器的超压爆破过程 (2)屈服变形阶段 AB段，容器 从局部屈服到整体屈服的阶段， 以内壁屈服到外壁也进入屈服的 阶段。点表示容器已进入整体 屈服状态。如果容器的钢材具有 屈服平台，这阶段包含塑性变形 越过屈服平台的阶段，这是一个 包含复杂过程的阶段，不同的容 器、不同的材料，这一阶段的形 状与长短不同。