壓力容器安全系數(shù)許用應(yīng)力(編輯修改稿)
2025-05-06 11:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 采用。歐盟EN13445壓力容器標(biāo)準(zhǔn)采用該方法。中國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)奧氏體不銹鋼材料，常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB150和應(yīng)力分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)JB4732在溫度大于100℃時(shí)，許用應(yīng)力值取值方法與美國ASMEⅧ－1和ASMEⅧ－2基本相同；但是，在低于100℃時(shí)，奧氏體不銹鋼材料許用應(yīng)力值取值與碳鋼許用應(yīng)力值取值方法相同，導(dǎo)致對(duì)于同類奧氏體不銹鋼材料，中國奧氏體不銹鋼材料許用應(yīng)力值最低。4 壓力容器材料安全系數(shù)在壓力容器使用初期，由于當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)水平限制，對(duì)壓力容器研究不完善，為了滿足使用需要，保障安全，按理論計(jì)算基礎(chǔ)上，根據(jù)材料抗拉強(qiáng)度值，除以安全系數(shù)，得到材料許用應(yīng)力取值時(shí)代入計(jì)算公式。安全系數(shù)主要作用為使用壓力容器時(shí)預(yù)留一定余量，以彌補(bǔ)理論漏洞和制造時(shí)無法檢測(cè)的缺陷。安全系數(shù)是歷史遺留的產(chǎn)物，反應(yīng)人們對(duì)未知世界不確定因素，不得已而采用的保險(xiǎn)措施。雖然對(duì)安全使用壓力容器起到了促進(jìn)作用，但是，也可能阻礙壓力容器的技術(shù)進(jìn)步。雖然從壓力容器使用開始，安全系數(shù)一直沿用至今，并且在今后很長時(shí)間將繼續(xù)保留，但是，安全系數(shù)存在并不一定合理。從材料和力學(xué)角度考慮，由于材料取值時(shí)存在安全系數(shù)，導(dǎo)致增加壓力容器厚度，壓力容器受力狀態(tài)惡化，并影響焊接質(zhì)量。不能依靠安全系數(shù)而降低對(duì)壓力容器技術(shù)的要求；相反，通過技術(shù)進(jìn)步，降低實(shí)用安全系數(shù)。由于力學(xué)理論深入，有限元技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，測(cè)試技術(shù)進(jìn)步，對(duì)壓力容器力學(xué)研究日益完善；材料冶煉水平和制造加工水平進(jìn)步，材料性能得到保障；無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展，發(fā)現(xiàn)缺陷的能力和可靠性大大提高；管理和監(jiān)測(cè)水平規(guī)范提高等多方面的進(jìn)步和成果……。使壓力容器安全系數(shù)的取值出現(xiàn)逐漸降低可能。實(shí)際使用壓力容器時(shí)，對(duì)核容器安全性要求往往更高，但是，核壓力容器安全系數(shù)反而比民用壓力容器的安全系數(shù)更低；航天工業(yè)努力減輕設(shè)備重量，不能容忍高的安全系數(shù)，然而，航天工業(yè)對(duì)設(shè)備安全性要求最高。美國ASME第一版壓力容器標(biāo)準(zhǔn)安全系數(shù)取為5。二戰(zhàn)期間，ASME將材料抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)降為4。1955年ASME版本，分析設(shè)計(jì)方法作為ASME壓力容器另一標(biāo)準(zhǔn)，分析進(jìn)一步完善，材料許用應(yīng)力值包含材料屈服強(qiáng)度等性能參數(shù)。2007年版本ASMEⅧ－1壓力容器常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，；ASMEⅧ－2壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用分安全系數(shù)方法。中國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)材料許用應(yīng)力值考慮抗拉強(qiáng)度，常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB150—1998材料抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)降為3，應(yīng)力分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)JB4732—。歐盟EN13445—2002壓力容器標(biāo)準(zhǔn)[3]采用分安全系數(shù)方法。5 壓力容器抵抗爆破實(shí)際安全系數(shù)選取壓力容器材料許用應(yīng)力值時(shí)的安全系數(shù)相當(dāng)于理論上的安全系數(shù)，不同于壓力容器抵抗爆破實(shí)際安全系數(shù)。壓力容器實(shí)際安全系數(shù)為爆破壓力值與按材料許用應(yīng)力計(jì)算的壓力值之比。[14]指出ASME規(guī)范圓筒體和球體在內(nèi)壓下所需厚度采用Lame公式計(jì)算最大環(huán)向應(yīng)力，不超過材料許用應(yīng)力，因而，暗示規(guī)范具有爆破安全系數(shù)同材料許用應(yīng)力的安全系數(shù)。對(duì)于碳鋼，材料許用應(yīng)力由材料抗拉強(qiáng)度決定，安全系數(shù)為nb。對(duì)于厚壁碳鋼材料容器比較適合。[15]對(duì)3種如圖1所示不同硬化指數(shù)的材料壓力容器爆破試驗(yàn)，分別依據(jù)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)，假設(shè)材料韌性足夠，得到壓力容器抵抗爆破實(shí)際安全系數(shù)如圖2所示。圖1 幾種材料應(yīng)力—應(yīng)
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