第9题:
问答题
压力容器有哪些主要破坏形式及其分类?
正确答案:
韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、应力腐蚀破裂、蠕变破裂
韧性破裂
1、原因
①容器超压:如过量充装;操作失误;未设置超压泄放装置或泄放装置选用不当或失灵;
②容器的承载能力降低:容器未正常维护,设计中的材料选择不当或结构不合理。在其器壁上产生的应力超过材料的抗拉强度,而发生破裂。
2、特征:容器发生显著塑性变形,破裂时一般不会产生碎块,而是沿容器轴向撕开较长裂缝。韧性越好、壁厚越薄的容器,破裂的断口宏观特征为无金属光泽、暗灰色的纤维状当壁厚较厚或材料强度较高而韧性较差时,断口出现纤维区、放射纹与人字纹区、剪切唇区等三部分
3、预防压力容器韧性破裂的措施
①正确设计和规范操作压力容器;
②正确设置超压泄放装置,保持其状态完好;
③加强压力容器的检查维护工作,及时发现容器可能表现出来的如宏观变形等爆破预兆。
脆性破裂:
容器总体薄膜应力低于制造容器材料的抗拉强度,在不发生或未发生充分塑性变形下发生的破裂类型。
1、原因
①容器材料的问题,即材料本身的脆性
②容器材料或其结构部件存在严重缺陷
③容器存在较高的附加应力
2、特征:脆性破裂在发生断裂前外观没有明显的预兆和塑性变形,断裂时器壁内的应力较低,且破坏的容器常断裂成碎块飞出。
3.预防脆性破裂的措施
①防止发生脆性破裂条件的存在,即防止高应力场、防止采用有脆性倾向的材料和防止脆裂引发源的存在,如裂口或裂纹等。
②合理选材,规范制造,正确操作,定期检查疲劳破裂:
压力容器常在交变载荷下运行,经受长期作用后,容器的承压部件发生了破裂或泄漏。
1、按机理分为:
①高应力低循环疲劳:指材料所受的交变载荷循环次数在102-l05,而相应的应力水平较高,接近或超过材料的屈服点。
②低应力高循环疲劳:发生疲劳破坏的构件的应力值在材料的弹性极限以下,材料所受的交变载荷循环次数在105以上。
2.疲劳破裂的特征
①疲劳破裂常发生在结构局部应力较高或存在材料(包括焊缝及其热影响区)缺陷处,容器没有明显的塑性变形。压力容器材料强度偏高而韧性较差时,则要发生爆破事故;当用强度较低而韧性较好的材料制造容器时,不一定发生破裂,而是疲劳裂纹穿透壁厚发生泄漏。
②疲劳破裂的断口:裂纹萌生、裂纹扩展区和最终断裂三个区。
3、疲劳破裂的预防
① 对新设计的容器,选择抗疲劳材料,采用抗疲劳结构
② 严格控制容器的制造和检验,减少附加的应力集中
③ 减小频繁开停车、压力或温度波动,维持设备稳定运行
应力腐蚀破裂。
1、应力腐蚀破裂:容器材料在特定介质环境中,并在拉应力作用下,经过一定时间后发生开裂和破断的现象① 特定腐蚀介质与材料的组合,例如碳钢与苛性碱溶液、奥氏体不锈钢与含氯离子溶液才发生应力腐蚀。应力腐蚀与介质种类、浓度、环境温度和湿度等有关,介质浓度、环境温度越高 ,越容易发生应力腐蚀。
② 拉应力的存在。拉应力包括装配应力、残余应力或腐蚀产物引起的内应力等。通常应力越大,发生应力腐蚀开裂的时间越短。
③ 材料纯度和组织状态的影响。
2、特征
① 无宏观的塑性变形,断口可见到腐蚀产物;
② 发生在结构的应力集中部位或腐蚀介质富集区
③ 断口存在两个区域,一是腐蚀裂纹扩展区;二是快速断裂区。3、预防措施
①选择对介质不敏感的材料
②设计时避免应力集中
③加缓蚀剂(循环冷却水
蠕变破裂
1.原因:在高温下工作的压力容器,当操作温度超过一定极限,材料在应力的作用下发生缓慢的塑性变形,这种塑性变形经过长期的累积后,最终会导致材料破裂。如低碳钢和低合金钢发生蠕变温度为300-350℃,合金钢发生蠕变温度为400-450℃。
2.特征:有明显塑性变形和蠕变小裂纹,断口无金属光泽,呈粗糙颗粒状,表面有高温氧化层或腐蚀物
解析:
暂无解析