压力容器结构与设计.pdfVIP

中国特种设备检测研究院 压力容器结构与设计 徐 锋 中国特种设备检测研究院标准二部 2012.03 中国特种设备检测研究院 主要内容 1 基于失效模式的设计理念 2 压力容器设计准则 3 容器设计的基本概念 4 常见结构的设计计算方法 5 分析设计—应力分类法 中国特种设备检测研究院 1 基于失效模式的设计理念 压力容器的设计步骤 针对失效模式的设计理念成为压力容器设计标准 的发展方向。 压力容器的一般设计步骤为：  确定容器最有可能发生的失效模式；  选择适当的失效判据和设计准则；  确定适用的设计规范标准；  按规范标准要求进行设计和校核。 中国特种设备检测研究院 1 基于失效模式的设计理念 1.1 容器的失效 1.2 失效模式分类 1.3 我国标准考虑的失效模式 1.4 失效模式 1.5 失效判据 中国特种设备检测研究院 1 基于失效模式的设计理念 1.1 容器的失效 1）定义：压力容器在规定的使用环境和时间内，因尺寸、 形状或材料性能发生改变而完全失去或不能达到包括功 能和设计寿命等的现象，称为压力容器失效。 2）表现形式：断裂、过度变形、泄露 3）引起原因：工艺条件、载荷、介质类别 中国特种设备检测研究院 1 基于失效模式的设计理念 1.2 失效模式分类 1）ISO16528 归为三大类、14种失效模式。 第一大类：短期失效模式： 第二大类：长期失效模式： 第三大类：循环失效模式： 中国特种设备检测研究院 1 基于失效模式的设计理念 1.2 失效模式分类 2） 《承压设备损伤模式判别》 分为4类： 第1类：腐蚀减薄 第2类：环境开裂 第3类：组织劣化 第4类：机械损伤 中国特种设备检测研究院 1 基于失效模式的设计理念 1.3 我国标准所考虑的失效模式 1）GB 150 基于失效模式设计的考虑 脆性断裂（Brittle fracture） 韧性断裂（Ductile rupture） 蠕变断裂（Creep rupture） 接头泄露（Leakage at joints） 弹性或塑性失稳（Elastic or plastic instability） 中国特种设备检测研究院 1 基于失效模式的设计理念 1.3 我国标准所考虑的失效模式 2）JB/T4732 基于失效模式设计的考虑 脆性断裂（Brittle fracture） 韧性断裂（Ductile rupture） 蠕变断裂（Creep rupture） 疲劳（Patigue rupture ） 接头泄露（Leakage at joints） 弹性或塑性失稳（Elastic or plastic instability） 中国特种设备检测研究院 1 基于失效模式的设计理念 1.4 失效模式 1)脆性断裂 2)韧性断裂 中国特种设备检测研究院 3)蠕变断裂：压力容器在高温下长期受载，材料不断发生蠕变 变形，最终导致断裂。 特征：从断裂时变形看，具有韧性断裂的特征； 从断裂时的应力看，具有脆性断裂的特征。 机理： 宏观表现：过度变形 (蠕胀)，最终断裂(爆破或泄漏)。 中国特种设备检测研究院 4) 疲劳失效：容器在交变载荷作用下，经一定循环次数后产生 裂纹或突然发生断裂。 特征：疲劳断口存在呈现 贝纹状的裂纹扩展区和快速 断裂区； 中国特种设备检测研究院 5)接头泄露 因构件过度的弹性变形引起的失效。