低溫壓力容器設計原則

　　低溫壓力容器結構設計總的指導思想是有足夠的柔性，盡可能地限制峰值應力及各種可能引起的局部應力，為此黑龍江壓力容器廠家建議要充分考慮以下問題。

　　1：結構盡可能簡單，減少焊接件的拘束程度。

　　2：避免產(chǎn)生過大的溫度梯度。

　　3：避免結構形狀的突然變化，以減少局部高應力；接管端部應打磨成圓角，圓滑過渡。

　　4：附件的連接焊縫不應使用小連續(xù)焊或點焊焊接接頭。

　　5：容器的鞍座、耳座、支腿（球罐除外）或裙座宜設置墊板，不得直接焊在殼體上。墊板或連接板按低溫用材考慮。

　　結構設計原則舉例如下：

　　各幾何形狀不連續(xù)的連接元件之間應有足夠大的過渡圓弧半徑；

　　厚薄不一致的連接件之間應有足夠斜度的削薄過渡；

　　盡可能將結構做成靜定結構，使各構件在外載荷作用下可以自由變形，不受約束；

　　各支座和容器受壓元件的接觸處應設置墊板，使局部載荷盡可能均勻地作用在各受壓元件；

　　在加熱或冷卻物料的進出口處，應使流體和受壓元件均勻接觸，避免產(chǎn)生較大的溫度差；

　　在可能條件下，優(yōu)先采用厚壁管補強或整體鍛件補強結構而盡量少用補強圈結構；

　　圓筒或封頭上的開孔盡可能沿徑向，避免出現(xiàn)非徑向接管；

　　盡可能采用整體法蘭；

　　避免采用螺紋法蘭；

　　各類焊接接頭盡可能采用全熔透結構。

　　壓力容器失效模式有哪些？

　　壓力容器的失效是損傷積累到一定程度，容器的強度、剛度或功能不能滿足使用要求的狀態(tài)。那么損傷是怎么產(chǎn)生的呢？其實損傷是一個過程，容器在外部機械力、介質(zhì)環(huán)境、熱作用等單獨或共同作用下，材料性能下降、結構不連續(xù)或承載能力下降，這便是損傷。發(fā)生損傷后不一定失效，而發(fā)生失效則一定存在損傷。

　　失效模式是壓力容器的設計基礎，設計方法（準則）必須針對失效模式，壓力容器設計的步驟就應該是確定容器有可能發(fā)生的失效模式；對于第III類壓力容器，設計時還要求出具包括主要失效模式、風險控制等內(nèi)容的風險評估報告。另外對壓力容器檢驗結果的評價，也是建立在失效模式的基礎上。

　　2 ISO 16528關于失效模式的分類

　　正在制定的壓力容器國際標準ISO 16528 Boilers and pressure vessels綜合世界主要工業(yè)國家的技術標準，參照歐洲標準的內(nèi)容，針對鍋爐和壓力容器常見的失效形式，在標準中將失效模式歸納為三大類、14種，明確了針對失效模式的設計理念。

　　2.1一大類：短期失效模式

　　1）脆性斷裂

　　容器沒有明顯的塑性變形，且器壁中的應力值遠遠小于材料的強度極限

　　甚至低于材料的屈服極限而發(fā)生的斷裂。脆性斷裂的主要原因在于材料的脆化（材料選擇不當、材料加工工藝不當、應變時效、運行環(huán)境惡劣）和材料本身的缺陷。

　　2）韌性斷裂

　　在壓力等荷載作用下，產(chǎn)生的應力值達到或接近器壁材料的強度極限而發(fā)生的斷裂。通常碳鋼壓力容器的韌性斷裂的主要原因是壁厚過薄（設計壁厚不足和厚度因腐蝕而變?。?、內(nèi)壓過高或選材不當、安裝不符合安全要求。

　　3）超量變形引起的接頭泄漏

　　容器的各種接口密封面失效或脹接管口松動發(fā)生泄漏而引起的失效，泄漏介質(zhì)可能引起燃燒、爆炸和中毒事故，并造成嚴重的環(huán)境污染。

　　4）超量局部應變引起的裂紋形成或韌性斷裂

　　5）彈性、塑性或彈塑性失穩(wěn)（垮塌）

　　在壓應力作用下，壓力容器突然失去其原有的規(guī)則幾何形狀引起的失效稱為失穩(wěn)失效。容器彈性失穩(wěn)的一個重要特征是彈性撓度與載荷不成比例，且臨界壓力與材料的強度無關，主要取決于容器的尺寸和材料的彈性性質(zhì)，但當容器中的應力水平超過材料的屈服點而發(fā)生非彈性失穩(wěn)時，臨界壓力還與材料的強度有關。