【正文】 入整體屈服時(shí)的狀態(tài)或局部區(qū)域沿整個(gè)壁厚進(jìn)入全屈服狀態(tài)稱為塑性失效狀態(tài)，若材料符合理想塑性假設(shè)，載荷不需繼續(xù)增加，變形會(huì)無(wú)限制發(fā)展下去，稱此載荷為極限載荷?！　?）規(guī)定屈服極限是容器失效的應(yīng)力，考慮安全系數(shù)后，容器實(shí)際應(yīng)力處在彈性范圍內(nèi)。防止某一（幾）種失效模式發(fā)生，不意味著符合某種失效準(zhǔn)則時(shí)容器就破壞了。一個(gè)問題的兩個(gè)方面，采用何種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則就是采用何種失效準(zhǔn)則的問題。 失效判據(jù)　　失效判據(jù)一般不能直接用于壓力容器的設(shè)計(jì)計(jì)算。系統(tǒng)中每一零部件均會(huì)導(dǎo)致泄漏失效，所以密封失效不是一個(gè)獨(dú)立的失效模式，而是綜合性的。皺折可以是局部的也可以是總體的。材料經(jīng)受蠕變損傷后在性能上表現(xiàn)出強(qiáng)度下降和韌性降低，即蠕變脆化。時(shí)間愈長(zhǎng)空洞則愈多愈大，宏觀上出現(xiàn)蠕變變形?！　　　?）蠕變失效　　容器長(zhǎng)期在高溫下運(yùn)行和受載，金屬材料會(huì)隨時(shí)間不斷發(fā)生蠕變損傷，逐步出現(xiàn)明顯的鼓脹與減薄，破裂而成事故。疲勞失效包括材料的疲勞損傷（形成宏觀裂紋）并疲勞擴(kuò)展和結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂等情況。脆性爆破時(shí)容器可能裂成碎片飛出，也可能僅沿縱向裂開一條縫；材料愈脆，特別是總體上愈脆則愈易形成碎片?！　　　?）韌性斷裂　　容器發(fā)生了塑性大變形的破裂失效，相當(dāng)于圖中曲線BCD階段情況下的破裂，這屬于超載下的爆破，一種可能是超壓，另一種可能是本身大面積的壁厚較薄。　　第一大類：短期失效模式：　　第二大類：長(zhǎng)期失效模式：　　第三大類：循環(huán)失效模式：　　2）《承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別》（GB/T30579－2014）　　第1類：腐蝕減?。?5種）　　第2類：環(huán)境開裂（13種）　　第3類：材質(zhì)劣化（15種）　　第4類：機(jī)械損傷（11種）　　第5類：其他損傷（9種）　　 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)所考慮的失效模式　　1）GB 150 基于失效模式設(shè)計(jì)的考慮按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核?！　毫θ萜鞯囊话阍O(shè)計(jì)步驟為：　　確定容器最有可能發(fā)生的失效模式；　　　　 容器的失效　　1）定義：壓力容器在規(guī)定的使用環(huán)境和時(shí)間內(nèi)，因尺寸、形狀或材料性能發(fā)生改變而完全失去或不能達(dá)到包括功能和設(shè)計(jì)壽命等的現(xiàn)象，稱為壓力容器失效?！　〈嘈詳嗔眩˙rittle fracture）　　韌性斷裂（Ductile rupture）　　蠕變斷裂（Creep rupture）　　接頭泄露（Leakage at joints）　　彈性或塑性失穩(wěn)（Elastic or plastic instability）　　2）JB/T4732基于失效模式設(shè)計(jì)的考慮　　脆性斷裂（Brittle fracture）　　韌性斷裂（Ductile rupture）　　螺變斷裂（Creep rupture）　　疲勞（Patigue rupture）　　接頭泄漏（Leakage at joints）　　彈性或塑性失穩(wěn)（Elastic or plastic instability）　　 失效模式　　1）過度變形　　容器的總體或局部發(fā)生過度變形，包括過量的彈性變形，過量的塑性變形，塑性失穩(wěn)（增量垮坍），例如總體上大范圍鼓脹，或局部鼓脹，應(yīng)認(rèn)為容器已失效，不能保障使用安全。這是一種經(jīng)過塑性大變形的塑性失效之后再發(fā)展為爆破的失效，亦稱為“塑性失穩(wěn)”（Plastic collapse），爆破后易引起災(zāi)難性的后果。如果僅是焊縫或熱影響較脆，則易裂開一條縫。容器疲勞斷裂的最終失效方式一種是發(fā)生泄漏，稱為“未爆先漏”（LBB，Leak Before Break），另一種是爆破，可稱為“未漏先爆”。即使載荷恒定和應(yīng)力低于屈服點(diǎn)也會(huì)發(fā)生蠕變失效，不同材料在高溫下的蠕變行為有所不同?！　　　「咚谶^大的軸向壓力（風(fēng)載、地震載荷）作用下也會(huì)皺折而引起倒塌?！　?）多模式交互作用失效　?。?）腐蝕疲勞（因?yàn)閴毫θ萜髟诓牧?、制造、檢驗(yàn)、操作等環(huán)節(jié)中都存在許多不確定因素?！　　　　　?）主要著眼于限制容器中的最大薄膜應(yīng)力或其他由機(jī)械載荷直接產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力及剪應(yīng)力等。　　　　Treaca屈服條件或　　Mises屈服條件　　　　1）外載荷＜極限載荷：結(jié)構(gòu)塑性變形是局部、可控的；　　2）將極限載荷作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的判據(jù)加以限制，防止總 體塑性變形，又稱極限分析（設(shè)計(jì)）。GB 150：平板、整體法蘭（含按整體法蘭設(shè)計(jì)的任意式 法蘭）連接的圓筒徑部等元件設(shè)計(jì)或應(yīng)力計(jì)算公式。　　極限載荷設(shè)計(jì)原理　　將板、殼看作由若干受拉彎作用下的矩形截面梁，材料為理想彈塑性；當(dāng)拉伸為0時(shí)考察純彎梁應(yīng)力隨M的變化：　　1）彈性階段；　　2）當(dāng)上下表面（）時(shí)，對(duì)應(yīng)的最大彎矩：　　　　3）當(dāng)繼續(xù)增加載荷從彈性層減少，塑性層增加，直到整個(gè)截面屈服，此時(shí)不增加載荷截面梁變形也無(wú)限増大，即形成“塑性鉸”，此時(shí)：　　2）只有當(dāng)容器某一局部彈塑性區(qū)域內(nèi)的塑性區(qū)中應(yīng)力超過了由“安定性原理”確定的許用值（安定載荷）時(shí)才認(rèn)為結(jié)構(gòu)喪失了 “安定性”而發(fā)生了彈塑性失效。此時(shí)結(jié)構(gòu)處于安定狀態(tài)。安定載荷—安定與不安定的臨界狀態(tài)對(duì)應(yīng)的載荷變化范圍?！　?）應(yīng)用：超高壓容器設(shè)計(jì)?！　?）根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)研究和理論分析建立了安全應(yīng)力幅（Sa）與許用循環(huán)周次（N）的低周疲勞設(shè)計(jì)曲線，即Sa—N曲線?！　?其他失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　　脆性斷裂失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　　1）即“防脆斷失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則”，按斷裂力學(xué)概念，以造成容器低應(yīng)力脆斷的應(yīng)力或裂紋尺寸作為臨界狀態(tài)的一種計(jì)算準(zhǔn)則?！　±篞245R、Q345R　　剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　　1）為保證結(jié)構(gòu)有足夠的剛度，通過對(duì)結(jié)構(gòu)的變形分析，將結(jié)構(gòu) 中特定點(diǎn)的線位移及角位移限制在允許的范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化；　　以上設(shè)計(jì)準(zhǔn)則都是近代化工容器中已被采用的，除彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則在20世紀(jì)60年代以前就逐步成熟運(yùn)用于容器的工程設(shè)計(jì)之外，彈塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、疲勞失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、斷裂失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及蠕變失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則均是這個(gè)年代及以后逐步出現(xiàn)并成熟起來(lái)的，反映出設(shè)計(jì)理論的進(jìn)展與突破。　3　　強(qiáng)度理論：應(yīng)用于彈性失效準(zhǔn)則。或|σ3|≤[σ]壓　　`沒有考慮其它兩個(gè)主應(yīng)力的影響，應(yīng)用于塑性材料時(shí)，偏差很大　　`由于歷史的原因，壓力容器常規(guī)設(shè)計(jì)中一直采用　　2）第二強(qiáng)度理論（最大線應(yīng)變理論）　　σ當(dāng)＝σ1－μ（σ2＋σ3）　　及σ當(dāng)＝|σ3－μ（σ1＋σ2）|　　要求：σ當(dāng)≤[σ]拉壓力容器設(shè)計(jì)中不采用　　3）第三強(qiáng)度理論（最大剪應(yīng)力理論、Tresca屈服條件）　　τmax＝（σ1－ σ3）/2≤[τ]＝ [σ]拉/2　　σ當(dāng)＝σ1－ σ3這里的當(dāng)量應(yīng)力又稱為應(yīng)力強(qiáng)度S　　　　　　要求：σ當(dāng)≤[σ]拉　　1）壓力（除注明者外，均為表壓力）　　設(shè)計(jì)壓力P：指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力?！　∽畲笤试S工作壓力（MAWP）：在指定的相應(yīng)溫度下，容器頂部所允許承受的最大壓力。爆破片的標(biāo)定爆破壓力Pb：爆破片銘牌上標(biāo)明的爆破壓力?！　∽畹驮O(shè)計(jì)金屬溫度：在壓力容器設(shè)計(jì)中，預(yù)期該容器在運(yùn)行過程中各種可能條件下的金屬溫度的最低值。需要時(shí)，尚應(yīng)計(jì)入其他載荷所需厚度。（標(biāo)注在圖樣上的厚度）　　有效厚度：名義厚度減去腐蝕裕量和材料厚度負(fù)偏差。對(duì)接焊接接頭強(qiáng)度和母材強(qiáng)度的比值。如何校核計(jì)算？　　取縱向　　②封頭拼縫接頭系數(shù)如何選??？（GB150要求100%RT或UT）　　取容器筒體縱向　　③整板制造的封頭，焊接接頭系數(shù)如何?。俊　∪?　　6）載荷及其組合　?。?）內(nèi)壓、外壓或最大壓差；　?。?）液體靜壓力，當(dāng)液柱靜壓力小于設(shè)計(jì)壓力的5%時(shí)，可忽略不計(jì)；　?。?）容器的自重，以及正常工作條件下或試驗(yàn)狀態(tài)下內(nèi)裝物料的重力載荷；　?。?）附加載荷，如其它附屬設(shè)備、隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺(tái)等的重力載荷；　?。?）風(fēng)載荷、雪載荷及地震載荷；　?。?）支座、底座圈、支耳及其它型式底座的反作用力；　?。?）包括壓力急劇波動(dòng)的沖擊載荷；　?。?）由各種溫度條件引起的不均勻應(yīng)變載荷及由連接管道或其它部件的膨脹或收縮所引起的作用力?！　。ㄒ唬┦?zhǔn)則　　壓力容器規(guī)則設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB150）主要采用彈性失效準(zhǔn)則?！　?其他壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)　　1）JB 4732－1995《鋼制壓力容器－分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》　　適用范圍——設(shè)計(jì)壓力： Mpa≤p＜100 Mpa　　從標(biāo)準(zhǔn)的基本準(zhǔn)則、理論基礎(chǔ)而論，可以不限設(shè)計(jì)壓力?！　∪纾禾妓劁?75℃；碳錳鋼375℃；　　錳鉬鈮鋼400℃；鉻鉬鋼475℃；　　奧氏體不銹鋼425℃　　超出此溫度，其分析所依據(jù)的基礎(chǔ)理論已不能適應(yīng)。　　　　3）GB12337－2014《鋼制球形儲(chǔ)罐》　　適用范圍——　　設(shè)計(jì)壓力：p≤；　　設(shè)計(jì)溫度：材料允許的使用溫度范圍；　　結(jié)構(gòu)參數(shù)：V≥50m3；　　考慮的失效準(zhǔn)則：彈性失效準(zhǔn)則、失穩(wěn)失效準(zhǔn)則4）其他常用標(biāo)準(zhǔn)　　JB/T 4745《鈦制焊接容器》；　　　　4 常見結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法　　 圓筒　　 球殼　　 封頭　　 開孔與開孔補(bǔ)強(qiáng)　　 法蘭　　 檢驗(yàn)中的強(qiáng)度校核　　 內(nèi)壓圓筒　　1）GB150中關(guān)于內(nèi)壓殼體的強(qiáng)度計(jì)算考慮的失效模式是結(jié) 構(gòu)在一次加載下的塑性破壞，即彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則?！　⌒：耍骸　ˇ?＝σθ，σ2＝σz，σ1＝0　　σθ≤[σ]t應(yīng)變系數(shù)A的物理意義　　－系數(shù)A是受外壓筒體剛失穩(wěn)時(shí)的環(huán)向應(yīng)變，該系數(shù)僅與筒體的幾何參數(shù)L、D。計(jì)算公式的可靠性　　　≤ 即K≤（相對(duì)誤差為－%）　　 外壓球殼　　由彈性失穩(wěn)理論分析，受均勻外壓的球殼臨界壓力計(jì)算：　　，取μ＝，得到　　消除計(jì)算方法