压力容器缺陷评定规范.ppt

压力容器缺陷评定 第一章 压力容器缺陷评定概述 §1－1 背景（background） 1. 压力容器是石油、化工、能源动力工业中的重要设备（锅炉、储罐、蒸馏塔、反应塔、管道等） 。 2. 在压力容器制造过程须执行一系列严格的技术文件：原材料验收、焊接工艺试验及试板评定、无损探伤以及其他文件。这些标准和技术文件反映了良好的制造工艺应达到的水平，并对压力容器的质量管理起着重要的作用，可以使锅炉及压力容器的破坏保持在较低的水平。 3. 压力容器的两个根本问题：安全性、经济性 。 压力容器的破坏绝大多数都是由于缺陷（夹渣、裂纹、气孔等）存在引起的。缺陷的存在是绝对的 。 那么，如何对待含缺陷的容器呢？ 如果简单的不允许任何缺陷的存在，则有可能造成不必要的返修。甚至将合于使用的判成废品，这是不经济的。 对无害的缺陷返修不当，可能会变得更加危险。 不能孤立地考察裂纹的尺寸。较大的不一定就造成危险，较小的不一定就安全。而应把裂纹尺寸、应力水平、材料抵抗破坏的能力联系起来 4．断裂力学的产生揭开了人类正确认识和处理构件中存在缺陷的序幕。它将缺陷尺寸、形状, 应力水平和材料的断裂韧性有机地结合起来。使过去由传统设计思想无法解释的现象、事故获得了答案。 §1—2 规范的产生 20世纪六十年代后期，工业技术先进国家把断裂力学的研究成果应用于缺陷评定，相继诞生了一些“缺陷评定方法”。 我国：规范的产生以两条并行的线在进行，开始于20世纪70年代末。 China:两条平行的线 化工部（Ministry of Chemical Engineering） 1977年，化工部化工机械研究院对在役压力容器的现状进行了调查：三分之一以上的压力容器不同程度的存在超标缺陷。 1978年，化工部委托化工机械研究院进行“在役压力容器缺陷安全性评定”的研究。 1982年8月，上海会议决定编制《在役压力容器缺陷评定方法》,开始了大量理论分析和试验研究。 1984年6月，在北京通过了《在役压力容器缺陷评定方法（草案）》的审定。 机械部（Ministry of Mechanical Industry）（与化工部同时） 1981年6月，机械部将“压力容器缺陷评定规范”作为重点科研项目。由机械部科技司、石化通用局等研究。 1982年4月，成立“压力容器评定规范”编制组。开始了试验和理论研究。 1984年7月，在黄山通过了对《压力容器缺陷评定规范》的审定。 1984年8月，化工部和机械部共同研究，同意将两个规范合并，9月在合肥完成了合并稿《压力容器缺陷评定规范（CVDA－1984）》-Criterion of Vessel Defect Assessment 1984年底公布了该《规范》。 §1－3 规范的主要内容 内容： 对由无损检测查出的缺陷（包括缺陷类型、尺寸、方向和位置）进行适当的简化处理。 计算缺陷存在区的名义应力或应变。 由试验确定材料断裂韧性数据，从而建立缺陷评定规则。 《规范》的评定范围： 对脆断、疲劳、泄漏和塑性失稳给出了具体的评定方法。 应力腐蚀、腐蚀疲劳、蠕变、蠕变疲劳给出了一般的处理原则。 内容： 《规范》的核心是应用断裂力学的已有成果，对压力容器中存在的缺陷给出了评定准则，指出多小的缺陷是允许存在的，多大的缺陷可能发生断裂；从允许存在的小缺陷扩展到引起断裂的大缺陷需要多长的时间。从而把有害的缺陷和无害的缺陷区分开来，达到安全与经济的统一。 第二章 断裂力学基础（Basis of Fracture Mechanics） §2－1 概述（Overview） 断裂力学研究含缺陷材料和构件的破坏问题。 断裂力学的产生： 由于二十世纪二十年代，人们对低应力脆断问题的注意导致了断裂力学的产生。（为什么玻璃的实际强度远低于其强度极限？） 例子： 苏联：1947年，4500m3的油罐底部和下部壳体的焊接处在－43℃时产生了大量裂纹，造成破坏。 美国：五十年代，北极星导弹固体燃料发动机壳体在实验时发生爆炸，材料的 (等于一万四千个大气压)的纯合金钢。在低应力时发生破坏。原因是焊裂、咬边、夹杂物等的宏观裂纹的扩展引起的。 道格拉斯公司的客机：1979年5月，在芝加哥国际机场起飞后，翅膀下的一个引擎掉下来，随后飞机坠落，发生空难。原因是引擎架上有一条裂纹。随着使用次数的增加，不断扩展，直至断裂。 可见，在这些例子中，操作应力水平都低于材料的许用应力而发生破坏，传统的材料力学不能解决。人们发现只能用断裂力学的理论才能解释。脆性断裂总是由宏观裂纹引起的（制造或安装过程中产生的）。 通常宏观裂纹的产生是难以避免的。 断裂学的研