【正文】 入整體屈服時的狀態(tài)或局部區(qū)域沿整個壁厚進入全屈服狀態(tài)稱為塑性失效狀態(tài)，若材料符合理想塑性假設，載荷不需繼續(xù)增加，變形會無限制發(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力，考慮安全系數后，容器實際應力處在彈性范圍內。防止某一（幾）種失效模式發(fā)生，不意味著符合某種失效準則時容器就破壞了。一個問題的兩個方面，采用何種設計準則就是采用何種失效準則的問題。 失效判據　　失效判據一般不能直接用于壓力容器的設計計算。系統(tǒng)中每一零部件均會導致泄漏失效，所以密封失效不是一個獨立的失效模式，而是綜合性的。皺折可以是局部的也可以是總體的。材料經受蠕變損傷后在性能上表現(xiàn)出強度下降和韌性降低，即蠕變脆化。時間愈長空洞則愈多愈大，宏觀上出現(xiàn)蠕變變形?！　　　?）蠕變失效　　容器長期在高溫下運行和受載，金屬材料會隨時間不斷發(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）并疲勞擴展和結構的疲勞斷裂等情況。脆性爆破時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。　　　　2）韌性斷裂　　容器發(fā)生了塑性大變形的破裂失效，相當于圖中曲線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?！　〉谝淮箢悾憾唐谑Ｊ剑骸　〉诙箢悾洪L期失效模式：　　第三大類：循環(huán)失效模式：　　2）《承壓設備損傷模式識別》（GB/T30579－2014）　　第1類：腐蝕減薄（25種）　　第2類：環(huán)境開裂（13種）　　第3類：材質劣化（15種）　　第4類：機械損傷（11種）　　第5類：其他損傷（9種）　　 我國標準所考慮的失效模式　　1）GB 150 基于失效模式設計的考慮按規(guī)范標準要求進行設計和校核?！　毫θ萜鞯囊话阍O計步驟為：　　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)境和時間內，因尺寸、形狀或材料性能發(fā)生改變而完全失去或不能達到包括功能和設計壽命等的現(xiàn)象，稱為壓力容器失效。　　脆性斷裂（Brittle 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基于失效模式設計的考慮　　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，應認為容器已失效，不能保障使用安全。這是一種經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”。即使載荷恒定和應力低于屈服點也會發(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（風載、地震載荷）作用下也會皺折而引起倒塌?！　?）多模式交互作用失效　?。?）腐蝕疲勞（因為壓力容器在材料、制造、檢驗、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力或其他由機械載荷直接產生的彎曲應力及剪應力等。　　　　Treaca屈服條件或　　Mises屈服條件　　　　1）外載荷＜極限載荷：結構塑性變形是局部、可控的；　　2）將極限載荷作為設計準則的判據加以限制，防止總 體塑性變形，又稱極限分析（設計）。GB 150：平板、整體法蘭（含按整體法蘭設計的任意式 法蘭）連接的圓筒徑部等元件設計或應力計算公式?！　O限載荷設計原理　　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；當拉伸為0時考察純彎梁應力隨M的變化：　　1）彈性階段；　　2）當上下表面（）時，對應的最大彎矩：　　　　3）當繼續(xù)增加載荷從彈性層減少，塑性層增加，直到整個截面屈服，此時不增加載荷截面梁變形也無限増大，即形成“塑性鉸”，此時：　　2）只有當容器某一局部彈塑性區(qū)域內的塑性區(qū)中應力超過了由“安定性原理”確定的許用值（安定載荷）時才認為結構喪失了 “安定性”而發(fā)生了彈塑性失效。此時結構處于安定狀態(tài)。安定載荷—安定與不安定的臨界狀態(tài)對應的載荷變化范圍?！　?）應用：超高壓容器設計?！　?）根據大量實驗研究和理論分析建立了安全應力幅（Sa）與許用循環(huán)周次（N）的低周疲勞設計曲線，即Sa—N曲線?！　?其他失效設計準則　　脆性斷裂失效設計準則　　1）即“防脆斷失效設計準則”，按斷裂力學概念，以造成容器低應力脆斷的應力或裂紋尺寸作為臨界狀態(tài)的一種計算準則?！　±篞245R、Q345R　　剛度失效設計準則　　1）為保證結構有足夠的剛度，通過對結構的變形分析，將結構 中特定點的線位移及角位移限制在允許的范圍內。結構優(yōu)化；　　以上設計準則都是近代化工容器中已被采用的，除彈性失效設計準則、塑性失效設計準則、爆破失效設計準則和失穩(wěn)失效設計準則在20世紀60年代以前就逐步成熟運用于容器的工程設計之外，彈塑性失效設計準則、疲勞失效設計準則、斷裂失效設計準則以及蠕變失效設計準則均是這個年代及以后逐步出現(xiàn)并成熟起來的，反映出設計理論的進展與突破?！?　　強度理論：應用于彈性失效準則?；騶σ3|≤[σ]壓　　`沒有考慮其它兩個主應力的影響，應用于塑性材料時，偏差很大　　`由于歷史的原因，壓力容器常規(guī)設計中一直采用　　2）第二強度理論（最大線應變理論）　　σ當＝σ1－μ（σ2＋σ3）　　及σ當＝|σ3－μ（σ1＋σ2）|　　要求：σ當≤[σ]拉壓力容器設計中不采用　　3）第三強度理論（最大剪應力理論、Tresca屈服條件）　　τmax＝（σ1－ σ3）/2≤[τ]＝ [σ]拉/2　　σ當＝σ1－ σ3這里的當量應力又稱為應力強度S　　　　　　要求：σ當≤[σ]拉　　1）壓力（除注明者外，均為表壓力）　　設計壓力P：指設定的容器頂部的最高壓力，與相應的設計溫度一起作為設計載荷條件，其值不低于工作壓力?！　∽畲笤试S工作壓力（MAWP）：在指定的相應溫度下，容器頂部所允許承受的最大壓力。爆破片的標定爆破壓力Pb：爆破片銘牌上標明的爆破壓力。　　最低設計金屬溫度：在壓力容器設計中，預期該容器在運行過程中各種可能條件下的金屬溫度的最低值。需要時，尚應計入其他載荷所需厚度。（標注在圖樣上的厚度）　　有效厚度：名義厚度減去腐蝕裕量和材料厚度負偏差。對接焊接接頭強度和母材強度的比值。如何校核計算？　　取縱向　?、诜忸^拼縫接頭系數如何選取？（GB150要求100%RT或UT）　　取容器筒體縱向　　③整板制造的封頭，焊接接頭系數如何取？　　取1　　6）載荷及其組合　?。?）內壓、外壓或最大壓差；　　（2）液體靜壓力，當液柱靜壓力小于設計壓力的5%時，可忽略不計；　?。?）容器的自重，以及正常工作條件下或試驗狀態(tài)下內裝物料的重力載荷；　?。?）附加載荷，如其它附屬設備、隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺等的重力載荷；　　（5）風載荷、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；　?。?）包括壓力急劇波動的沖擊載荷；　?。?）由各種溫度條件引起的不均勻應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┦蕜t　　壓力容器規(guī)則設計標準（GB150）主要采用彈性失效準則?！　?其他壓力容器設計標準　　1）JB 4732－1995《鋼制壓力容器－分析設計標準》　　適用范圍——設計壓力： Mpa≤p＜100 Mpa　　從標準的基本準則、理論基礎而論，可以不限設計壓力?！　∪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，其分析所依據的基礎理論已不能適應?！　　　?）GB12337－2014《鋼制球形儲罐》　　適用范圍——　　設計壓力：p≤；　　設計溫度：材料允許的使用溫度范圍；　　結構參數：V≥50m3；　　考慮的失效準則：彈性失效準則、失穩(wěn)失效準則4）其他常用標準　　JB/T 4745《鈦制焊接容器》；　　　　4 常見結構的設計計算方法　　 圓筒　　 球殼　　 封頭　　 開孔與開孔補強　　 法蘭　　 檢驗中的強度校核　　 內壓圓筒　　1）GB150中關于內壓殼體的強度計算考慮的失效模式是結 構在一次加載下的塑性破壞，即彈性失效設計準則。　　校核：　　σ1＝σθ，σ2＝σz，σ1＝0　　σθ≤[σ]t應變系數A的物理意義　?。禂礎是受外壓筒體剛失穩(wěn)時的環(huán)向應變，該系數僅與筒體的幾何參數L、D。計算公式的可靠性　　　≤ 即K≤（相對誤差為－%）　　 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算：　　，取μ＝，得到　　消除計算方法