壓力容器論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇壓力容器論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

在實際研究中，我們將反應堆壓力容器概念定義為：核反應堆壓力容器就是指安放核反應堆，并在核反應堆運行過程中承受壓力的密閉容器。在概念中反映了反應堆的兩個主要特征：既耐壓性與密閉性。因為在核能源設施建設中，核反應堆在實際應用中一般包括了輕水堆、重水堆、氣冷堆及快堆等幾種主要類型，所以壓力容器的結構形式也隨著反應堆的變化而各有不同。

1.2壓力容器主要設計原則

在反應堆壓力容器實際的設計過程中，根據反應堆在實用中主要特征，設計者應遵循以下原則，首先是在設計中容器應位于反應堆廠房中心位置，以此為核心開展反應堆整體設計。其次是在設計時應做好緊急問題的預防與處理防范措施設計。其中主要應考慮的問題包括了以下問題：在反應堆運行過程中冷卻劑遇到高壓和高溫問題；反應堆主管道斷裂等工程事故問題；地震一類的地質災害問題等各類問題。最后是在設計中嚴格制定質量與安全標準。因為核反應堆長期處于高壓與危險狀態。所以在壓力容器設計過程中，設計者應充分的考慮其在材質、工藝、以及檢查等方面的要求，在設計中嚴格貫徹質量與安全要求確保源頭保障的完成。

2壓力容器主要技術特點實踐研究

在反應堆壓力容器的實際工作中，我們按照其材質劃分主要將其分為鋼容器與預應力混凝土容器兩種。研究中我們分別對于這兩種容器進行研究，其主要的研究結果如下。

2.1鋼壓力容器主要技術特點研究

在實際的反應堆應用中，鋼壓力容器因其密閉與安全性特點被應用在各類核反應堆的建設過程中。下面我們依據反應堆的區別，分別對鋼壓力容器的設計與建設要求進行介紹。首先是輕水核反應堆中容器技術要求。在這類反應堆設計中與建設中，鋼壓力容器根據技術要求設計為圓筒形結構。在百萬千瓦級大功率反應堆的建設中，為了實現安全與技術要求壓力容器內徑需要設計為4.4m，高度設計要求在13-15m之間，壁厚為20cm。同時根據設計要求，容器整體在反應堆的運行過程中所承受的壓力不得小于15兆帕。為了達到設計與實際應用的要求，我們在容器應用的材料選擇中，一般使用含錳、鉬、鎳的低合金鋼為主要材料，同時在容器建設中需要在容器堆焊不銹鋼材料以提高容器整體的耐腐蝕性。在反應堆容器的設計中為了方便反應堆換料等工作的進行，一般在其上封頭連接中應用法蘭工藝。同時在容器頂部安裝設置反應堆控制棒驅動機構，便于進行操作。另外在鋼容器的實際應用中，為了實現其技術設計與工藝要求，還需要設置反應堆一回路的進出口接管段。其次是沸水反應堆中壓力容器的技術要求。在這類反應堆設計與建設過程中，其在外形和材質的要求中與冷水反應堆基本相同。但是也存在著以下不同之處。一是因其運行中所承受壓力較低，所以其壓力設計只要不低于7兆帕就可以了。二是因為沸水反應堆需要安裝設置汽水分離器等主要設備，所以其設計尺寸應大于冷水反應堆，如其在百萬千瓦級壓力容器設計中，設計直徑需要達到6.4m，設計高度需要超過22m，壁厚設計要求在15-17cm。第三是在設計中，沸水反應堆控制棒設計應實現貫通壓力容器底部的設計要求。最后是氣冷反應堆的技術要求。這類反應堆鋼壓力容器設計中一般為直徑約20m圓球，同時在頂部設置安裝加料立管，容器側部設置進出口風道等設備。隨著核反應堆技術的進步，氣冷反應堆因為存在容積大、焊接技術要求高與整體運輸難度高等特點，已逐步被混凝土壓力容器代替。

2.2預應力混凝土壓力容器主要技術特點研究

因為技術開發較晚與實際技術問題較多等原因，預應力混凝土壓力容器現階段主要被應用于氣冷反應堆建設中。在這類反應堆容器設計中，其主要的設計要點包括了以下內容。首先是在外形與結構設計中，容器整體外形設計為直徑大約25m、高度大約30m的立式圓筒。同時在設計中要求容器采用厚度為5~6m平板進行封頭處理，同時容器壁厚大約在4~5m。其次是在結構設計中，設計者按照容器具體使用要求，將其結構設計為單腔與多腔式兩種結構。最后是按照預應力鋼束配置方式進行設計。這項設計主要是做好縱向與橫向鋼束的按照與設置設計，將兩者很好的安全結合。在氣冷反應堆實際應用中，預應力混凝土壓力容器的主要優勢包括了以下兩點。一是采用了加多的鋼束作為整體承載構件，小部分結構破壞不影響整個容器的整體結構安全，使其安全性更高。二是其主要采用建設工程現場澆筑、安裝和裝配建設，其安裝與運輸方便，適合大型核電站建設使用。

篇（2）

2直管接長焊機

鍋爐壓力容器所要承受的壓力是非常大的，僅僅憑借膜式壁焊機，并不能長久的滿足要求。為此，技術人員通過長期的調查和研究，制定了全新的焊接自動化技術——直管接長焊機。該焊機的優勢在于，其擁有的自動化程度較高，能夠滿足日常焊接中的較多工作，即便是應對一些技術性較強的焊接，也沒有表現出較多的問題，總體上的滿意度較高。比如說武漢鍋爐廠就與美國的阿爾斯通展開了合作，引進了管子預處理線，該線包括管子定長切斷、管端數控倒角機、管端內外磨光機、管內清理機等先進的設備和裝置，采用了PLC自動化控制技術，實現了自動化生產。在所有的設備當中，管端數控倒角機是一個非常重要的設備，這一設備利用旋轉及軸向進刀的過程中，可以根據管子的規格及要求編制相應的切削程序，快速、標準、優質的切割出各種坡口。由此可見，直管接長焊接的功能性較多，日后可以在鍋爐壓力容器制造中推廣應用。

3馬鞍形焊機

鍋爐壓力容器在現階段的應用中，常常是為了滿足一些特殊要求而設定的，為此，僅憑上述的兩項技術，依然沒有完全的滿足需求。經過探究，技術人員還研制出了一種名為馬鞍形焊機的設備。該設備能夠應對較多的特殊形狀或者是特殊功能的鍋爐壓力容器。第一，該焊接技術，利用數控技術建立數學模型，保證設備的形狀和具體功能不會發生偏差。第二，主管與焊槍的同步運用，使得焊接的效率和質量穩步提升，并且有效的解決了兩直徑相近的相關結構焊接質量問題，總體上的焊接效果比較理想。在今后的工作中，可將上述的三種焊接技術，廣泛應用與鍋爐壓力容器制造中，并深入研究，健全技術體系和應用方式，創造更多的效益。

篇（3）

0.前言

低溫壓力容器是指設計溫度低于-20℃，且工作時壁溫在-20℃以下的一種壓力容器。由于低溫壓力容器是在較低溫度下進行工作，如容器中存在因缺陷、殘余應力、應力集中等因素引起的較高局部應力時，容器就可能在沒有出現明顯塑性變形的情況下發生脆性破裂而釀成災難性事故。為此，對低溫壓力容器在設計時應注意的若干問題，如設計溫度的確定、材料的選擇、結構設計、焊接的要求以及檢驗標準等進行詳細的分析，顯得尤為重要。

1.低溫壓力容器設計時應注意的若干問題

1.1設計溫度的確定

由于設計溫度高于或者低于-20℃，壓力容器的結構設計、選材、焊接、制造等方面的要求是截然不同的，因此在設計低溫壓力容器時首先要確定其設計溫度。一般，設計溫度的確定須考慮介質溫度和環境溫度等。

在工程上，一般采用以下方法來確定低溫壓力容器的設計溫度

（1）當元件金屬兩側的流體溫度不同時，設計溫度的確定應綜合考慮流體與壁面間的給熱、 污垢熱阻以及元件金屬的熱量傳導等，然后通過計算求得元件兩側金屬表面的溫度。

（2）若容器內流體溫度接近環境溫度，或是外部環境有保冷、保溫設施時，或是有傳熱條件使殼體壁溫接近物料溫度時，此時殼體溫度可取為物料溫度。

（3）如已有生產運行的同類容器，可通過實際測定確定受壓元件的金屬溫度。

（4）若容器是放置在露天下或是無采暖的廠房內，其殼體的金屬溫度應考慮在低溫環境中受到的氣溫條件的影響。

1.2低溫下的選材

壓力容器的材料應包括鋼材、鋼管、鍛件、螺栓、螺母、法蘭密封墊片及焊條等。由于是在低溫（設計溫度

（1）鋼材的選擇。

低溫壓力容器常用的鋼材有I6MnR，I6MnDR，15MnNiDR，09MnNiDR，CF-62等，以及鎳系低溫鋼材1.5Ni，2.5Ni，3.5Ni，5Ni，9Ni鋼等。

在選擇鋼材時，應考慮幾點：1）要求鋼材具有足夠的低溫韌性且焊接性能良好；2）鋼材必須按規范要求進行無損檢測，不允許有任何的夾層、夾雜和裂紋等內部及表面缺陷；3）鋼材的使用狀態：低溫鋼材為正火（N） 狀態，鎳系低溫鋼及部分高強度低溫鋼為正火+回火（N+T） 或調質（Q+T） 狀態。4）對低溫用碳素鋼和低合金鋼各類鋼材，應按要求進行低溫夏比V型缺口沖擊試驗，且當鋼板厚度δ>20mm時，應逐張進行超聲波檢測，合格級別按標準或圖樣規定。5）為保證鋼材的塑性儲備，鋼材的屈強比（σslσb）宜小不宜大。

（2）鍛件的選材具體見表1。

（3）螺栓、螺母應采用35CrMoA、30CrMoA，使用狀態為調質，并應進行低溫沖擊試驗。

（4）法蘭密封墊片的選擇：1）若選用金屬材料的密封墊片，要求墊片的纏繞金屬帶、外殼或是孔隙、實心的金屬墊片，其材料的選擇應選用低溫低于-40℃奧氏體不銹鋼、銅、鋁等在低溫下無明顯轉變特性的金屬材料。2）若選用非金屬材料的密封墊片，要求其在低溫下具備良好的彈性，如石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。

（5）焊條的選擇：應選用化學成分和力學性能與母材相近的具有較好低溫韌性的低氫堿性焊條，且應按復驗藥皮含水量或熔敷金屬擴散氫含量。

1.3結構設計

（1）結構應盡量簡單，減少約束；避免形狀突變減小局部高應力。

（2）容器元件的各個部分所形成的T形接頭、角接接頭焊縫和各類角焊縫，以及接管、凸緣端部都應修磨成圓角，使其內、外拐角圓滑過渡。

（3）結構各部分截面應避免產生過大的溫度梯度。

（4）容器的鞍座、支座、支腿應設置墊板或連接板，不能直接焊在容器殼體上。

（5）接管DN

（6）設計壓力≥2.45MPa或≥1.57MPa，介質易燃、有毒時，應采用對焊法蘭。

（7）對于易燃、有毒介質，設計壓力≥0.59MPa，或一般介質，設計壓力≥1.57MPa，均需采用方頭螺栓。

（8）對于易燃、有毒介質，若設計壓力≥1.57MPa，厚度>30mm，或設計壓力>0.59MPa的平蓋和管板，均應采用鍛件。

1.4焊接要求

在焊接時，應根據低溫鋼的特點來控制焊接工藝。一般，低溫壓力容器的焊接要求如下：

（1）不應使用不連續的焊縫或點焊連接焊縫。

（2）在焊接時應嚴格控制焊接線能量，以避免焊縫金屬及熱影響區形成粗晶組織而導致低溫韌性降低。一般，在焊接工藝所確定的范圍內，宜盡量選用較小的焊接線能量。

（3）焊縫表面不得有裂紋、氣孔和咬邊等缺陷，應盡量打磨光滑。

（4）不得在母材的非焊接部位引弧，焊接接頭應嚴格避免焊接缺陷，不得有未焊透、未熔合、裂紋、氣孔、咬邊等缺陷，同時要盡量減小對接焊縫的余高，其應不大于3mm。

（5）為避免壓力容器在低溫條件下發生脆斷的幾率，在焊后應進行消除應力熱處理，以消除接頭區域內的焊接殘余應力。對于厚度大于16mm的焊接接頭，在進行熱處理后，要求其溫度不應超過鋼材的回火溫度。

1.5檢驗標準

（1）用于制造低溫壓力容器簡體、封頭的鋼板，當其鋼板厚度超過標準時，應進行超聲波探傷，合格級別為Ⅲ級。

（2）對接焊縫凡符合下列情況之一者，應經100%的射線探傷或超聲波探傷：1）設計壓力>0.59MPa，介質為易燃、有毒；2）設計壓力>1.57MPa；3）低碳鋼及碳錳鋼板設計溫度≥-40℃，但接頭厚度>25mm；4）鐵素體鋼設計溫度355MPa，或合金元素含量>3%；6）厚度>38mm的碳素鋼，厚度>30mm的16MnR，厚度>25mm的15MnVR及奧氏體不銹鋼，厚度>16mm的12CrMo、15CrMo。

（3）若對接接頭采用局部射線探傷，要求其檢測長度不得小于各條焊縫長度的50%且不小于250mm。

（4）采用100%的磁粉探傷或滲透探傷的部位有：1）進行過100%射線探傷或超聲波探傷的容器的T型接頭、對接焊縫和角焊縫；2）σs>390MPa的高強鋼殼體上全部焊縫及熱影響區表面；3）殼體上拆除臨時附件后的焊痕及補焊的表面；4）溫度1.57MPa的法蘭用螺栓。

2.結束語

總之，低溫壓力容器是一種工作在-20℃環境下的壓力容器，這就決定了其設計方法與普通壓力容器有很大的區別。因此，在進行低溫壓力容器設計、制造及檢驗時，必須遵照《壓力容器（ GB150.1～150.4-2011）》的標準及要求，通過實際情況處理低溫壓力容器中常見的問題，以不斷提高低溫壓力容器的質量，防止壓力容器在低溫操作過程中發生脆性斷裂事故。

篇（4）

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

通過對壓力容器設計的特點以及技術要求的分析，同時還結合自己的研究，對現階段壓力容器設計的相關的問題進行分析研究，可以不斷的提高我國在壓力容器設計上的水平，促進我國壓力容器設計的整體發展。

二、壓力容器的設計要求

1.確保工藝生產的順利完成

有些壓力容器應用于工能夠業生產中時是要承擔完成相應的工藝過程，例如石油化工生產中，整個工藝過程要在壓力容器中進行，這就要求壓力容器要滿足整個工藝要求達到的壓力、溫度以及各種工藝完成所需的其他規格標準。

2.確保安全可靠的運行

一些應用于化工生產的物料多數具有強烈的腐蝕性和易燃性，甚至是毒性，很容易在生產過程中引發火災甚至是惡性的爆炸事故，使得壓力容器內部儲存的能量瞬間釋放，具有極大的摧毀力。因此在進行容器設計時一定要保證容器能夠安全可靠地進行運行。

3.滿足預定的使用壽命

化工生產材料會對壓力容器進行腐蝕，使得壓力容器器壁變薄甚至爛穿，造成生產安全隱患。因此，在進行壓力容器設計時一定要選擇合理的材質，并且經過科學計算確保壓力容器在使用壽命周期內的結構性能的完好性。

4.經濟性

壓力容器在進行設計時，在保證安全使用的前提下，盡量結構簡單、方便制造，盡量節約貴重材料的使用降低制造成本和維修的成本。盡量提高壓力容器的性價比。

三、壓力容器的特點

所謂的壓力容器具體是指盛裝液體或氣體并能承載一定壓力的密閉設備，較為常見的壓力容器有反映容器、貯運容器、分離容器等等。無論何種類型的壓力容器基本都具有以下特點：

其一，產品設計專業性加強。壓力容器的設計與一般機械類產品的設計有所不同，設計人員在應用各種軟件進行產品設計時，既要求其熟練掌握計算機技術，還要具備化工設備的相關知識，這樣設計出來的產品才更符合使用要求；

其二，制造工藝多樣性。由于壓力容器的適用范圍較廣，在很多行業中均有所應用，如制藥、飲食、化工、冶煉、石油等等，這就造成了壓力容器品種繁多的現象，即便在相同類型的產品中，有時也會因特殊原因或客戶需求導致產品上存在一定差異，而產品結構的不同，引起制造工藝的多樣性；

其三，產品綜合性較強。壓力容器產品在設計制造過程中，需要涉及機械加工技術、冶金技術、無損檢測技術、安全防護技術、防腐蝕技術等等，是一種涉及諸多學科的產品，這就導致了產品在設計制造過程中必須由多方協作來共同完成，以確保產品質量。

四、壓力容器設計的相關問題分析

1．預防應力腐蝕破裂的對策問題

應力腐蝕常出現于不同的腐蝕系統,但不論何種,均由于金屬材質在固定腐蝕環境下合并承受持久高溫的拉應力作用而形成的晶界或者穿晶裂紋,當裂紋的體積逐漸演變成一定數值時,即便應力尚未達到材質的承載極限,也會引發空前絕后的破裂。較為常見的應力腐蝕系統有:無水液氨、碳鋼、奧氏體不銹鋼、濕H2S和低合金鋼等。由應力腐蝕而產生的持久高溫拉應力,通常出現在容器操作時的熱應力、容器內壓導致的常規應力以及容器焊接時的殘余應力等,其中由于容器焊接時而產生的殘余應力占多數。腐蝕系統的不同,其形成的應力腐蝕指標、環境條件也有所差異,但只要達到各自相應的數值,便會出現相同的腐蝕形狀、危險程度、破壞特點。對于這一問題,在實際設計中,通常采用預防應力腐蝕破裂的基本對策,例如,改善應力的腐蝕環境、改進容器的結構設計、降低其的設計應力、提升制造的精確度等,這些方面對各種應力腐蝕系統均能適用。由于濕H2S系統的應力腐蝕常伴有酸性的腐蝕,因此,對其的設計,應更加仔細及嚴格,切忌誤認為這種預防方法的效果和適用性有所差別。

2.壓力容器的壽命設計問題

由于設計人員在操作壓力容器時未能很好確定其的操作參數,進而難以精確估計整個容器的使用壽命。若壓力容器的運行時間超出其所設計的使用壽命時,缺少相關的法規政策規定檢修人員如何處理壓力容器的故障,從而造成不必要的安全事故。對此,壓力容器的壽命設計問題始終是國內設計單位及人員極其避及的問題之一。然而,在現實生活中,設計人員難免會遇到有關壓力容器的壽命設計問題,具體原因主要包括以下幾個方面:第一,材料的力學性能方面,比如高溫斷裂、蠕變等對時間的依存性較大。第二,載荷方面的因素,比如周期性的載荷。第三,受到腐蝕的因素制約,進一步影響了容器的使用壽命等。

依據GB150—1998《鋼制壓力容器》的規定要求,設計人員在設計壓力容器的使用壽命中,應根據預計的容器介質及壽命加以計算金屬材質的腐蝕速度,進而確定其的腐蝕裕量。容器的腐蝕速度主要包括兩個方面,即介質本身的腐蝕與介質流動對壓力容器材料的磨蝕。《壓力容器安全技術監察規程》中的相關規則規定:“為預防及避免容器操作時超過其預計壽命而發生相應的安全事故,通常情況下,設計單位應在容器的設計圖紙上標注其的使用壽命”。另外,在其他的法規政策中也有所規定。

壓力容器的預計使用壽命并非等于其的實際壽命,其僅是設計人員為使后續的操作依次進行而做出的估算。在設計圖紙上標注預計壽命,目的是為了給容器的操作及使用者引以為戒,當容器的實際使用壽命超出預計的壽命時,能及時采取相應的解救對策,從而避免不必要的安全事故發生。

最后,壓力容器的壽命設計作為一個較為復雜的難題,包含著材料選取、結構設置以及腐蝕數據等眾多的設計要素,其預計的準確與否,主要取決于設計人員的水平及經驗。不論是為了滿足設計的要求,還是提升設計人員的水平,均應在設計圖紙上標明容器的預計壽命。

3.壓力容器與安全閥之間的連接管的璧厚問題

在安全閥設計中，我們一般根據《容規》相關公式計算出安全閥最小流道直徑（閥座喉徑），再結合容器內介質確定安全閥的規格型號，并確定與安全閥連接管的規格型號。譬如：通過計算安全閥喉徑為15.85mm根據容器介質我們選A21W-40P，公稱通徑DN20的安全閥可以滿足要求，又通過計算與安全閥連接管所需要璧厚4.5，這時我們有些設計者即選用Φ25×5的管子，這顯然是錯誤的，因為這時管子內徑Φ15mm已小于通過計算的安全閥喉徑Φ15.85mm，顯然安全泄放裝置已起不到應有的作用，所以我們必須嚴格按照《容規》第152條第2款的要求執行，即：壓力容器與安全閥之間的連接管和管件的通孔，其截面積不得小于安全閥的進口截面積，選用Φ25×4.5的接管。

4.開平板的使用問題

在壓力容器設計制造過程中常常有設計者這樣規定：開平板不可以使用，這種規定是沒有技術依據的。開平板和原平板在新修訂的GB709中分別被稱為單扎鋼板和剪切鋼板（連軋鋼板）。鋼板從鋼廠出來的時候是成卷的，這些被機器開平后的平板就叫做“開平板”，它比平的原平板（或者叫中板）便宜。

GB150中使用的是GB3274《碳素結構鋼和低合金結構鋼熱扎厚鋼板和鋼帶》表中的Q235-B鋼板，而GB3274中的Q235-B鋼板包括開平板和原平板，故開平板也可以用在壓力容器上，但其標注方式不一樣，如8mm厚的鋼板，單扎鋼板標注為δ=8mm，開平板標注為7.x（x=1,2,3…9），但開平板偏差比單扎鋼板規定還嚴格。

開平板的內應力較高，因此尺寸穩定性較差，但鋼板出廠的劃分標準一般按抗拉強度、常溫屈服點及各種化學成分劃分的，開平板的內應力一般不在考慮范圍內。開平板可能有冷作硬化的傾向，在焊接時會有較大的焊接變形，很難調整，所以對外觀質量要求較高的部件不能使用開平板，且開平板的厚度一般在6~12mm。故在壓力不太高，對容器外觀質量要求不太嚴格的壓力容器上選用開平板并不違反相關規定，且較為經濟。

五、結束語

總之，加強對壓力容器設計的分析探討，可以不斷的提高我國在這方面的研究水平，這對于該領域的發展來說意義重大。

參考文獻：

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1 高溫變形機理分析

對于復合鋼板壓力容器所使用的不銹鋼復合鋼板而言，其屬于第二類固溶體，在蠕變的過程和位錯的結構方面與純金屬是相一致的，對于蠕變變形而言，也主要是通過位錯滑移、晶界滑移等方面的機理實施的，然而蠕變機理方面存在的差異，導致溫度、應力和蠕變階段方面的變化，對蠕變變形所起到的作用也是不同的。

1.1 位錯滑移蠕變

在整個蠕變的過程中，其中非常重要的蠕變變形機理之一就是位錯滑移。具體而言，首先在蠕變的初級階段，一般在位錯密度方面往往是非常低的，受到了溶質原子、第二相粒子等各種其它雜質的阻礙，進而出現了塞積的現象，導致位錯運動仍然受到阻礙。在溫度較高的情況下，隨著蠕變變形量方面的增加，位錯的密度也會提升，而亞結構也出現細化。在這種情況下，位錯是十分容易借助外界所提供的熱激活能和空位擴散，進而跨越雜質的障礙，繼續滑移，如果溫度升高，熱激活過程就越活躍，沖破雜質產生的障礙所需要的外應力也越少，進而更容易出現位錯滑移。

1.2 晶界滑動蠕變

在蠕變變形的過程中，晶界滑移實際上是一種重要的協調機制。一般在常溫的情況下，對于晶界的滑動變形而言往往是非常不明顯，是不易被發現的，甚至這種變化是可以忽略不計的。然而，在高溫的情況下，因為晶界上的原子是十分容易擴散的，在受力以后是十分容易滑動的。實際上，在溫度逐漸升高、應力逐漸降低，并且晶粒度逐漸減小的情況下，對于蠕變的整個過程而言，晶界滑動的作用和影響也是不斷增大的，甚至是可以占據到總蠕變變形量的二分之一，以此同時，對于蠕變斷裂而言，晶界的變形也是有著十分重大的作用的。對于晶界滑動的協調機制而言，蠕變的擴散需要通過晶界滑動進行具體的協調，或者說晶界滑動需要通過擴散蠕變進行具體的協調，進而保持材料的連續。相反在晶界上就可能會出現一定的空隙或者形成物質堆積。

2 高溫斷裂的影響因素

2.1 溫度對蠕變斷裂的影響

因為溫度對于熱激活能的影響是比較大的，溫度越高，所形成的空洞的速度也就越快，空洞的密度也越大，縮短了空洞和空洞之間的交匯所需要的時間，使得發生蠕變的機率也有所提高。依據損傷力學的基本原理，對于金屬的損傷而言，其主要是與晶格間微裂紋的萌生以及增長的過程相對應的，在不發生變化或者變化緩慢的載荷作用的情況下，對于損傷的具體演變而言可以呈現時間的函數，溫度越高金屬的損傷呈現的就越明顯。

2.2 載荷對蠕變斷裂的影響

對于試樣的蠕變行為而言，載荷的增加是具有一定的影響力的。在應力不斷提高的情況下，空洞的尺寸也是有所增大的，相應空洞的密度也有所增加。但是，應力的影響與溫度相比，溫度的影響是相對較大的。在理論方面看，在空位所形成的半徑為 R 的球形空洞的過程中，如果想要使得系統能量保持穩定，其臨界的半徑實際上應與應力成反比，而與空洞單位面積的表面成正比。因此，臨界半徑是隨著應力的不斷增大而減小的，或者說，在改變應力，而其它的條件不變的情況下，在應力提高的情況下，空洞長大的時間也就更多。

3 復合鋼板壓力容器焊縫高溫變化

在分析復合鋼板壓力容器的焊縫部位在高溫的情況下，產生蠕變的具體機理中，要將復合鋼板壓力容器焊接的過程和具體材料在高溫的情況下發生蠕變的具體機理結合起來。復合鋼板壓力容器在高溫環境下作業時，焊縫的蠕變變形主要受位錯滑移、原子擴散、晶界變形與滑移等方式影響著，致使出現焊接缺陷處，這種缺陷生長并交匯連接，最終形成蠕變微裂紋，直到斷裂。

3.1 焊接缺陷處的高溫蠕變的分析

在復合鋼板壓力容器焊接以后，在焊縫復層與過渡層的界面、過渡層與焊縫基層的焊接界面以及過渡層焊縫、焊縫各區域的熱影響區會出現比較多的焊接缺陷。在這里，過渡層與復層焊縫的熱影響區的缺陷是最嚴重的。其主要的原因在于，在長期的高溫環境下，操作會有很大壓力，這種壓力會引發環向與軸向的應力作用，而熱影響區是最薄弱的部位，蠕變的發展會相對迅速，使其最先產生高溫蠕變，并逐漸擴展至整個焊縫熱影響區。當然，在復合鋼板壓力容器的焊縫高溫蠕變的過程中，無非刻意去把蠕變整個過程分成各個階段，因為在實踐中，有可能整個焊縫的各個部位會同時出現蠕變的情況，只是不同部位的蠕變的強度不同罷了。

3.2 焊縫晶界缺陷的高溫蠕變的分析

在復合鋼板壓力容器的焊縫部位，會有兩方面的情況出現。第一方面，在復合鋼板焊縫的過渡層的晶界上有大量的碳滯留，與Cr、Mo等第二相粒子形成碳化共晶雜質；第二方面，在高溫環境下，焊縫的復層與過渡層、過渡層與基層的晶界面上，會形成大量第二相粒子，在焊接熱影響區則會有諸如MnS夾雜。在上述的碳化物和MnS等共晶雜質上，其空洞會優先形核。通過研究表明，奧氏體鋼中的空洞會在晶界上、碳化物上形核。

4 結語

影響金屬材料的高溫蠕變的因素是多方面的，像溫度、材料中含有的化學成分、冶金工藝、組織結構和熱處理方式等都是影響的因素。然而，復合鋼板壓力容器的焊縫所產生的高溫蠕變，除上述影響因素外，還和焊縫焊接的工藝、焊縫的結構和金相組織有密切的關系。復合鋼板壓力容器的焊接，不但增加了過渡層的焊接，還有其他金屬的焊接，焊后會留下很多的焊接上的缺陷，過渡層焊縫的熱影響區在這種情況下是最容易形成蠕變空洞的，導致蠕變裂紋的出現。

參考文獻：

篇（6）

繞規模發放貸款。

出口押匯的主要作用在于為我國出口企業提供資金融通，加速出口企業資金周轉，鼓勵我國企業出口創匯。為了充分體現出口押匯業務政策的優惠性，政策規定出口押匯不得占用銀行的信貸規模指標。然而在實踐中，有些商業銀行卻出于對信貸規模和其他因素的考慮，將一般外匯貸款當作出口押匯業務，即擴大人民幣的貸款規模。我國商業銀行法第39條第2項、第4項分別規定：貸款余額與存款余額的比例不得超過75%，對同一借款人的貸款余額與商業銀行資本余額的比例不超過25%。因此，將外匯貸款業務當作出口押匯業務，如果貸款數額超出了我國商業銀行關于資產負債比例管理的規定，不僅違反了國家法律及政策性的規定，而且還繞了貸款規模控制的紅燈，會變相地擴大人民幣貸款的規模。

將打包貸款當做出口押匯。

打包貸款是指在信用證結算方式下，出口商以信用證為抵押向銀行申請發貨前取得一定資金融通的一種融資方式。在實踐中，在出口商僅僅提供信用證單據的情況下，銀行就為其辦理出口押匯。因此銀行實際上是將打包貸款當成了出口押匯。由于打包貸款下出口商不提供貨物出運的全套單據，因此對于辦理出口押匯的銀行而言，信用證只是還款來源的保證，而不是抵押。由于沒有貨物、沒有擔保，因此銀行會面臨回收貸款的風險。在出口企業無法按時提交信用證條款中要求的各種單證或全部信用證的所有條款時，商業銀行就無法用抵押的信用證向開證行提出付款要求，商業銀行能否回收貸款只能依靠出口企業的信譽。

審查不嚴，造成國家退稅款流失。

我國出口收匯核銷管理辦法實施細則第23條規定：對于打包放款或者出口押匯，銀行在結匯或者入帳的同時不得出具出口收匯核銷專用聯，須待出口貨款收回后，才能按照本實施細則第22條的要求辦理有關手續，并出具出口收匯核銷專用聯。但是，在實踐中，銀行為出口企業辦理完出口押匯手續，違規操作，無論貨物是否出口，出口單位是否收回外匯，都給出口商結匯水單，到外匯管理局核銷。因此，違規的出口押匯，便可以為企業套取國家退稅款提供方便。商業銀行違規辦理出口押匯業務，不僅使國家退稅不實，而且也使銀行外匯資產帶來巨大的風險。

與現行法律規定要求不一致，引發法律風險。

銀行在實際辦理出口押匯時，有時會在押匯協議中約定，在押匯申請人不能如期償還押匯款項時，則獲得對相關單據及其所指向貨物的所有權。但是我國擔保法第66條規定：出質人和質權人在合同中不得約定在債務履行期限屆滿質權人未受清償時，質物的所有權轉移為質權人所有。但是由于各個國家的法律法規對同一問題規定的不同，勢必會引發一定的法律風險。具體到出口押匯協議，國內銀行在出口押匯實踐中采取與國內法不協調的做法，可能會幫助其贏得一些國外的訴訟。但是如果在涉外經濟貿易糾紛中，如果確定我國的法律為其適用的準據法，則會因為與我國法律相違背而產生一些問題。

對策分析

銀行辦理出口押匯存在的問題，既有內部因素，諸如銀行自身利益驅使，如通過變換手法繞規模發放貸款，以增加銀行的收益；也有外部的原因，如銀行間為了競爭的需要，采取一些變通或違規的做法，以此來爭取客戶等。針對這些問題，筆者認為，除強化宏觀金融意識、加強人才管理和培訓力度外，從業務角度來說，應有四大方面需要重視：

首先，要加強銀行墊款資金的管理。

由于出口押匯業務不同于其他外匯貸款業務，從押匯到實現出口貨款的收回需要一段時間，且貨款是否能按時足額收回，具有不確定性。從出口方而言，一旦出口企業貨款不能收回，造成的損失可能會殃及銀行，因而導致銀行墊款的風險。我國商業銀行法第59條規定：商業銀行應當按照有關規定，制定本行的業務規則，建立、健全本行的風險管理和內部控制制度。銀行通過健全風險管理和內控制度，加強對出口押匯墊款資金實行跟蹤管理，對押匯日期、金額、核銷期限、未核銷原因等情況進行嚴格考核，并通過出口押匯的總賬與明細賬來反映押匯業務的管理、以及效益的情況。

其次，要加強各種單據和申請人資格的審查。

國際貿易融資業務中涉及的各種單據種類多、內容廣，稍有不慎就有可能出現出口押匯詐騙的風險。加強對各種單據和申請人的資格審查不但涉及業務收入的獲得，而且還關系融資款項的回收。因此對單據審查不符條款、開證行或議付行資信和經營作風不佳、索匯路線曲折、申請人或開證行所在地區或國家政局不穩等影響到融資款項回收的情況，商業銀行要認真、嚴格對待，不符合自身經營原則的，堅決不予辦理。

再次，及時核銷銀行墊款。

篇（7）

【Abstract】Taking engineering actual demand into account， ANSYS finite element software studies and analyzes stress and deformation of pressure vessels .Then to follow the design principles as a precondition， finite element model of pressure vessels to optimize the design and analysis， which aims at minimizing the quality after meeting the strength and stiffness requirements. At the same time， optimization analysis module of ANSYS carries on the optimization with pressure and wall thickness， provide theoretical basis with optimization.

【Key words】pressure vessels；Stress Analysis；optimization；ANSYS finite element software

1 引言

隨著科技的發展，壓力容器在眾多工業部門中有著廣泛的應用，對壓力容器的要求也越來越高。以往的壓力容器及其部件的設計基本采用常規設計法，以彈性失效準則為基礎，材料的許用應力采用較大的安全系數來保障。由于設計偏于保守使得設計的容器比較笨重，且成本較高，材料有所浪費。

隨著工化設計朝著大型化，復雜化，高參數化方向發展，壓力容器部件越來越多的利用有限元壓力分析來完成。新的分析設計主要以塑性失效和彈塑性失效準則為基礎，比較詳細的計算了容器和承壓部件的應力，并利用大型有限元軟件ANSYS對壓力容器的壁厚及承壓進行優化設計分析。

2 典型壓力容器有限元分析

2.1 基于ANSYS的壓力容器有限元分析

在分析過程中壓力容器將空間問題平面化，有限元模型選取PLANE42單元。在ANSYS軟件中采用直接建模的方法，省略壓力容器的其他結構（如群座、螺栓等），并設定軸對稱選項，建立1/4軸對稱分析模型如圖2-2示。端部封頭對稱面各節點約束水平向位移，筒體下端各節點約束軸向位移，內壁施加均布荷載P=10Mpa.

2.1.1 對有限元模型施加邊界條件并求解

有限元分析的目的是了解模型對外部施加荷載的響應。在本例中，模型受到的荷載有內壓，外壓，重力以及支撐力，考慮到重力，外壓和支撐力相對內壓的影響而言作用甚小，可以忽略。因此只對內壁施加線荷載P=10Mpa，接下來進入求解處理器進行求解，獲得位移云圖及應力云圖，如圖2-1，2-2示。

圖 2-1 工作壓力為10 Mpa時的位移云圖 圖 2-2 工作壓力為10 Mpa時的應力云圖

圖中位移及應力大小分別采用不同的顏色表示，其中紅色表示位移及應力的最大值，藍色是最小值。從圖中可以看出位移的最大值出現在筒體下端，為1.2mm；應力的最大值出現在筒體與端部過渡的弧形處，最大值為95.7Mpa。

2.1.2 結果分析

圖2-1，2-2反映了筒壁受內壓作用后結構模型的位移、應力情況，從圖中可以看出：（1）由于受內壓作用，筒壁向外膨脹，模型為軸對稱圖形，所受的壓力是均布的，膨脹亦是均勻的，與預期相符；（2）筒壁沿軸向應力分布是不均勻的，應力最大出現在筒體與端部進氣管的過渡處。這是因為模型進氣管處尺寸發生了較大變化，導致應力集中，所以數值模擬結果是合理的；（3）通過對筒壁進行強度校核表明，當材料采用Q235-A時，壓力容器的最大應力值遠小于其許用應力（235Mpa），表明筒體的承壓空間還是有一定的提高潛勢的。

2.2 壓力容器承壓能力的分析

上述結果中表明該壓力容器的承壓空間還可以提升，故此對該模型分別施加線荷載P=5Mpa、15Mpa、16Mpa、17Mpa、18Mpa、19Mpa、20Mpa、25Mpa，分析其結果變化。圖2-3，2-4是模型的最大位移、最大應力值隨壓力的變化曲線圖。

從圖中可以看出：（1）位移和應力均隨著壓力的增加而變大，變化速率由大變小最后趨于平緩；（2）分析位移及應力的變化曲線表明，自開始加載到施加荷載15Mpa，其變化為線性變化，15Mpa到加載至25Mpa時，變化增長緩慢甚至趨于平緩。這與鋼材的力學性能有關：鋼材從加載到拉斷，有四個階段，即彈性階段、屈服階段、強化階段與破壞階段。從加載到某一定值時曲線呈直線變化是因為鋼材處于彈性階段，再繼續加載曲線出現平緩是因為鋼材進入屈服階段，產生塑性變形。所以也可以證明該有限元分析的可靠性；（3）從圖中易找出曲線從直線段過渡到平緩段的臨界點，即壓力15Mpa，此時該模型的最大位移為2.03mm，最大應力值為168Mpa（小于許用應力235Mpa）。

圖2-3 不同承壓下最大位移值的變化曲線 圖2-4 最大應力隨承壓的變化曲線

2.3 壓力容器厚度的優化設計

為了充分提高壓力容器的整體性能和材料的有效利用率，基于“塑性失效”和“彈塑性失效”準則，以板殼理論，彈性與塑性理論及有限元方法，根據具體工況，對壓力容器各部位進行詳細的應力計算及分析，在不降低設備安全性的前提下選取相對較低的安全系數，從而降低結構的厚度，使材料得到有效利用。

上述承壓15Mpa時該壓力容器的最大位移值為2mm，最大應力值168Mpa小于其許用應力235Mpa，故可以考慮變化筒壁厚度，使材料發揮最大強度。所以在臨界承壓15Mpa的作用下試將原筒壁厚度25mm變為20mm，21mm，22mm，30mm進行試算。下圖2-5、2-6為最大位移值、最大應力值隨筒壁厚度的變化曲線。

圖2-5 最大位移值隨筒壁厚度的變化曲線 圖2-6 最大應力值隨筒壁厚度的變化曲線

由圖可以看出：（1）在臨界承壓15Mpa下，容器的最大位移值、最大應力值均隨著筒壁厚度的增加而減小；（2）從最大應力值與筒體壁厚的變化曲線中可以看出，當壁厚為21mm時其最大應力值為231Mpa小于其許用應力。故此可以認為在臨界承壓下，該壓力容器的最優筒體壁厚為21mm，在此條件材料能發揮較高的強度。

3結語

本文采用ANSYSY軟件對壓力容器的位移、應力進行了較為詳細的分析，同時對壓力容器在滿足給定剛度和強度條件下進行厚度最小的優化設計。研究計算結果可以發現：

（1）壓力容器在受內壓時，筒體中間位置變形最大，最大應力則發生在端部進氣管與筒體的過渡處；

（2）在該給定容器的條件中，可以得到此容器的最大臨界承壓為15Mpa，此時的剛度、強度及應力均滿足要求；

（3）為了最大發揮材料的用途，在滿足給定強度和剛度條件下對該容器進行優化設計，可以得到其最優筒壁厚度為21mm。

同時也可以看出ANSYSY軟件對分析壓力容器的可靠性，有效性。很大程度上減少了設計成本和設計周期，也為更復雜的結構設計提供了新的方法。

參考文獻：

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[3]夏峰社，朱哲，淡勇.高壓容器筒體結構的最優化設計〔期刊論文〕.西安石油大學學報，2010（1）.

篇（8）

中圖分類號：O213.1文獻標識碼： A 文章編號：

壓力容器是現在工業生產過程當中必不可少的一種承壓設備，在人們的日常生活、科學研究以及工業生產的過程當中都廣泛被應用，常使用在有毒、易爆和易燃的工況中，在腐蝕介質和一定的壓力、溫度條件下，能夠使設備受到破壞和失效，導致事故的發生，引起中毒、火災、爆炸和環境污染等問題，給人民和國家的生命財產安全造成巨大的損失。

一、壓力容器的概述

1、概念。所謂壓力容器，指的就是盛裝的液體或者是氣體，是一種能夠承載壓力的設備，在電力、醫藥、化工和煉油等工業中都發揮著非常重要的作用，最高的工作壓力范圍等于或大于0.1MPa，容積與壓力的乘機應當等于或者是高于標準的沸點、液點，設備的正常使用條件非常復雜，在運行、制造以及設計的過程當中，如果不能得到有效的質量保證，就很容易造成安全事故的發生，引起環境污染、中毒、火災、爆炸等重大險情的發生。

2、結構組織。在壓力容器的制造過程當中，必須要對工作的任務進行分組、分工和協調合作，建設有效的質量管理組織，任命質量管理工作的主要管理工程師，在質量管理的過程當中加強對質量檢驗人員的培訓和資質管理，充分保證產品的質量。

二、壓力容器制造的質量保證體系

壓力容器的質量保證體系指的就是在生產過程中對產品進行檢驗檢查和監督的執行機構，主要包括從材料、圖樣、質量改進、壓力試驗、理化檢驗等方面的環節，只有不斷健全完善壓力容器制造的質量保證體系，才能使得壓力容器產品的制作質量不斷提高，一方面，需要保證工作人員的質量，質量保障責任人也就是工程質量管理的主要責任人，在自己的崗位上需要行使自己的崗位職責，嚴格把好產品生產的質量關，很多企業借用的是外單位人員的報崗制度，加強對責任人隊伍的建設，嚴格把好質量關，是保證壓力容器產品制造質量的關鍵所在，另外，也需要給予質量保證工程師在質量上的否決權，在當前的很多私營企業當中，不少企業都存在著企業領導決定質量的原則，導致質量保障工程師并不能夠根據實際的情況對產品質量進行保障。要想真正做到使質量控制師取得一定的工作效果，就需要各個企業和相關部門的共同努力，建立健全質量保證體系，在壓力容器生產資質的申請過程當中，嚴格檢查和督促取證企業的實際運行情況，對能夠影響到壓力容器制造質量的相關環節要求加強控制，保證壓力容器的生產制造質量。

三、壓力容器制造的質量控制

1、原材料的質量控制。壓力容器能夠被廣泛應用到社會不同的行業當中，其工況惡劣且復雜，如易爆、易燃、劇毒、高腐蝕、疲勞載荷、高壓、低溫、高溫等，這些惡劣的使用條件決定了其所用的原材料具有較多的種類，并且對其質量要求很高。根據壓力容器所具有的這些特點，相關工作人員必須要從原材料的入廠檢驗著手，始終堅持所有零部件所使用原材料的可追蹤性和可靠性。原材料在進廠之后，需要按照相關的訂貨協議對供貨商所提供的證明書進行相關的質量復查，保證原材料的各項性能指標能夠準確符合材料的供應標準，確定符合標準之后再對其進行入庫的編號，建立原材料入庫檔案，并根據相關的標準規定為原材料打鋼印，為了避免原材料出現銹蝕等現象，在打上鋼印之后需要涂上一層防銹的涂料，之后對其進行合理擺放。

2、制作過程的控制。在壓力容器的制作過程當中，加強對工藝的控制具有非常重要的作用，同簡單的產品加工工藝相比較，壓力容器的制造過程具有單臺套多品種的特點，這就需要制造廠針對不同的壓力容器編制不同的工藝文件，在制定出合理正確的工藝之后，在施工的過程當中要嚴格執行工藝流程，完成每個工序之后，檢驗員和操作者在工藝流程上要進行簽字認可。

3、焊接質量的控制。在很大程度上，焊接的質量會直接關系到壓力容器的使用壽命和安全，嚴格控制好焊接的質量是壓力容器保證制作質量的關鍵所在，首先，必須要建立起焊接材料發放、回收、保管等的制度，保證所購進的材料能夠有產品合格證和質量證明書，經過驗收和檢查之后，才能按照相關的要求對其進行入庫登記。要求從事壓力容器工業生產的焊工必須要持證上崗，在證件有效期內承擔符合證件規定類別的焊接工作。

4、無損檢測質量控制。無損檢測也被稱作探傷，壓力容器在制造的過程當中常常會用到探傷的方法，主要包括滲透、磁粉、超聲以及射線幾種形式，在進行無損檢測時，首先必須要明確設計要求的合格標準以及探傷的方法，分析看該方法是否可以執行，也可以根據圖紙的具體要求來實行探傷的方法，另外，在進行無損檢測時，實踐經驗會顯得非常重要，不同的人利用同一個機器進行操作，所得到的結果可能就會不同，那些經驗較為豐富的工作人員所得出的正確率往往會很高。探傷儀器的質量如何對于探傷的結果也能夠產生很大的影響，使用質量不合格的儀器就很容易會造成誤判。

5、焊后的熱處理控制。壓力容器在制造的過程當中往往會需要進行相應的熱處理操作，在進行熱處理操作時，必須要注意控制降溫、保溫和升溫三個階段的溫度和速度，為了可以保證能夠達到熱處理的預期效果，就應當對熱處理的工藝進行正確的編制，對關鍵的工藝參數作出較為嚴格明確的限制，嚴格執行熱處理的工藝規范要求，做好記錄憑證，并對熱處理的儀表進行定期的檢查。

四、結語

壓力容器制造的質量主要包括安裝質量、制造質量以及設計的質量，但影響最為關鍵的就是制造質量，為了能夠盡量降低企業的生產成本，使質量管理體系能夠更加系統化和科學化，生產出符合國家標準和設計要求的相關產品，就需要建立起符合本單位生產要求的壓力容器制造質量管理體系，建立健全壓力容器的質量保證體系，改變傳統的管理方式，由傳統的管結果轉變為現在的管過程，把好產品的質量關，避免產生不合格產品，嚴格控制影響壓力容器制造的生產環節，確保壓力容器的制造質量。

參考文獻：

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中圖分類號： TH49 文獻標識碼： A 文章編號：

一.前言

化工事業的發展對我國的經濟的發展起著舉足輕重的作用，化工壓力容器更是現階段化工企業生存發展的重要的設備保證。然而，由于我國當前的壓力容器某些方面的技術尚不成熟以及設計人員等的主觀方面的問題，使得我國的壓力容器的安全性能不高，為了經濟建設的發展和人民生命財產安全，就必須加大化工壓力容器的安全、可靠性能的研究，不斷的推進化工壓力容器的設計方式的改進，促進我國化工事業的發展。筆者結合多年的理論研究和實際工作經驗，對化工壓力容器的可靠性的設計提出自己見解。

二.化工壓力容器的概述及可靠性設計原理簡述

1.化工壓力容器的概述

化工壓力容器是指化學工業生產和試驗裝置中的承受壓力的容器。按其外徑與內徑的比值K的大小而分為薄壁容器（K≤1.2）和厚壁容器（K＞1.2）。薄壁容器的受力可按二向（維）應力狀態分析，厚壁容器因受力復雜，至少需按三向應力狀態分析。按其承受壓力的高低可分為低壓容器（0.1≤p＜1.6MPa），中壓容器（1.6≤p＜10MPa）、高壓容器（10≤p＜100MPa）和超高壓容器（≥100MPa）。按其工藝過程則可分為反應容器、換熱容器、分離容器、貯運容器等。按其受壓特點則可分為內壓容器和外壓容器。高壓容器按其結構制造特點又可分為熱套式、多層包扎式和繞帶式壓力容器。

2.可靠性設計原理簡述

假定壓力容器的應力s、強度r都為隨機變量，服從正態分布，將應力與強度的分布密度分別記為f(s)與g(r)，均值分別為μs、μr，標準差分別為σs、σr。由應力一強度干涉模型(圖1)。設計對象強度>應力的概率為：p(r―s>0)，即為可靠度，用R表示，，β是失效概率的函數，可從正態概率積分表中查得，β越大，結構越可靠。強度和應力之差y=r-s為可靠性隨機變量，亦服從正態分布，由正態分布函數特征性知其均值、標準差、β值分別為

可靠性設計就是根據應力和強度的統計特征，使設計出的平均強度滿足可靠性要求，即

三.化工壓力容器的設計要求

1.保證完成工藝生產：化工壓力容器必須能承擔工藝過程所要求的壓力、溫度、介質及具備工藝生產所要求的規格（直徑、長度、容積）和結構（開孔接管、密封等）。

2.生產時安全可靠：化工生產的物料往往具有強烈的腐蝕性、毒性、易燃易爆，工作時內部儲存著一定的能量，一旦發生破壞，容器內部儲存的能量將在極短的時間釋放出來，具有極大的摧毀力,因而必須安全可靠。

3.預定的使用壽命：影響化工壓力容器使用壽命的主要因素是化工介質的腐蝕，它會使容器殼體壁厚減薄、甚至爛穿，因此在設計容器時必須考慮附加腐蝕裕量來保證滿足使用年限的要求。

4.制造、檢驗、安裝、操作和維修方便：提出這一要求的目的，一方面是基于安全性的考慮，因為結構簡單、易于制造和檢驗的設備，其質量就容易得到保證，即使存在某些超標缺陷也能夠準確地發現，便于及時予以消除；另一方面，這樣做的目的也是為了滿足某些特殊的使用要求，如對于頂蓋需要經常裝拆的試驗容器，要盡量采用快拆的密封結構，避免使用螺栓連接；又如對于有清洗、維修內件要求的容器，需設置必要的人孔或手孔。

四.壓力容器的點蝕及控制

1.壓力容器的點蝕基本特征：金屬在介質中表面上個別點或微小區域內，出現蝕孔或麻點且隨時間推移不斷向縱深發展形成小孔狀腐蝕坑。

2.發生條件：容器內具有易鈍化的金屬，存在侵蝕性陰離子（例如Cl-）與氧化劑。

3.設計中對壓力容器點蝕的控制：針對點蝕腐蝕，一般來講加緩蝕劑為重要控制手段。緩蝕劑可以是無機緩蝕劑也可是有機緩蝕劑，可依據實際設計需要選取合適的緩蝕劑。選取含Cr、Mo、N元素的材料可有效提高抗點蝕能力。

五.壓力容器的晶間腐蝕和控制

主要由于晶粒表面和內部間化學成分的差異以及晶界雜質或內應力的存在而產生。

1.晶間腐蝕的特性：晶粒和晶界區的組織不同決定了其電化學性質不同，適當的環境下晶粒和晶界的差異才能顯露出來。

2.控制措施：一是采取用超低碳鋼，降低N、C、P等含量；二是添加少量穩定化元素Ti或Nb。

六.壓力容器的應力腐蝕（SCC）及其控制

1.SCC的基本特征研：研究SCC的特征可以從宏觀和微觀兩個方向分別入手。

一是宏觀特征：SCC基本無可塑性變形；腐蝕部位具有局限性，并呈樹枝狀裂紋；主裂紋與導致裂紋的拉應力方向呈垂直狀態；應力大小可影響裂紋和斷口形態。二是微觀特征：形式多樣，可有穿晶、沿晶或混合型；其一般是由表面向內部逐步發展；腐蝕斷面可有多種花紋。

2.SCC產生條件：一是SCC的產生必須具備一定拉應力。此拉應力主要來源于容器組裝時期殘留的拉應力，容器工作時所承受的熱應力和工作應力，以及腐蝕發生后腐蝕產物膨脹所產生的應力。二是SCC的產生必須要有特定的介質。一些介質可以引起金屬產生應力腐蝕斷裂。介質條件可以隨局部未知的濃縮變化而變化。三是不同材質的金屬，對腐蝕的敏感性不同。一般情況下，純金屬材料比合金材料發生SCC的概率更小，不同組織具有不同敏感性，鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼不易“氯脆”。

3.設計中對SCC的控制：一是堿脆及其控制。鍋爐鋼易發生堿脆，在設計中可選用適當的碳鋼，如宜用含C約0.20%的鎮靜鋼，資料顯示加入Al、Ti（0.2～0.7%）、Cr、稀土（

七.預防壓力容器破裂問題的技術探討

化學壓力容器的破裂形式主要有五種，即：1.韌性破裂2.脆性破壞3.疲勞破壞4.腐蝕破裂5.蠕變破壞。現根據五種化學壓力容器的破裂形式，有針對性的提出解決措施。

1.韌性破裂預防措施

韌性破壞的產生主要是由于材料所受應力過大，超過了容器的極限強度，因此在設計生產容器時，要確保所用材料具有足夠厚度和強度，以滿足實際工作需要、同時嚴格按照容器的工作參數進行操作，避免容器超工作參數運行情況的發生，同時應注重日常養護維修工作，保證容器各監測儀器的靈敏可靠度，使其真正發揮險前預警作用，同時若發現容器有明顯塑性變形的情況下，應立即停止使用。

2.脆性破裂的預防措施

容器發生脆性破壞主要是由于材料的韌性太低造成的。因此在設計時應選用韌性良好的材料、同時制造焊接時應嚴格執行NB-T47015-2011《壓力容器焊接規程》，盡量消除容器內部缺陷的產生。在實際使用中要加強監測，發現問題及時消除。

3.疲勞破裂的預防措施

疲勞破裂的產生是由于長期受到重復應力的作用，使得應力集中，在薄弱面產生裂縫引起的。因此在實際使用中應避免不必要的加壓和卸載操作、同時在設計制造時要保證質量，使其能夠發揮應有的功能。

4.腐蝕破裂預防措施

造成腐蝕破裂的原因是由于腐蝕介質與容器器壁接觸發生反應，因此在實際使用中可以采取措施，避免介質與承壓部件的接觸，同時加強日常防護，將隱患消除與萌芽之中。

5.蠕變破裂的預防措施

蠕變破裂通常是在高溫與應力共同作用的結果。在設計時要選擇合適的材料，設計合理受力結構，滿足高溫與應力作用的要求、同時在使用中應盡量避免容器局部產生高溫、同時經常養護維修，防止蠕變破裂事故的發生。

八.結束語

加強化工壓力容器可靠性的設計具有重要的意義，它關系到我國經濟的發展、化工科學的進步、化工企業的生存發展以及人民生命財產的安全。當前我國的化工壓力容器的安全可靠性能還比較低，當然這是各種因素綜合作用的結果，作為一名化工設計人員，我們有責任也有義務通過自己的努力，采取各種措施來加強化工容器的安全。

參考文獻：

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[3]鄭麗華郝俊文陳玨化工設備機械工學課程設計的改革與探索(被引用2次)[期刊論文]《化工高等教育》-2005年3期

篇（10）

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0084-01

壓力容器作為廣泛應用于電力、航天、化工、石油、能源等諸多工業部門的一個重要部件，同樣也是一種極易發生重大事故的特殊設備。目前大部分壓力容器都采用焊接方法制造，但是由于運行條件、焊接工藝以及焊接結構固有的缺點，幾乎所有的壓力容器都不可避免的存在各種缺陷，如母材中的冶金夾層、未焊透、夾渣、焊縫中的氣孔等，因此，壓力容器的安全評定技術的研究和應用歷來受到各部門和有關學者的重視。本文中，筆者將闡述目前常用的壓力容器安全評定技術，并探討壓力容器安全評定技術的發展趨勢。

1 目前常用的壓力容器安全評定技術

（1）彈塑性斷裂力學評定方法。該方法以彈塑性斷裂力學為基礎，主要有J積分理論法和裂紋尖端張開位移法（COD法）。Rice于1968年提出J積分評定方法，該理論利用與路徑無關的，避開裂紋尖端的能量積分J來描繪裂紋尖端的應力應變場，判斷依據為，其中為材料相應的臨界值，J積分評定方法不僅適用于大范圍全面屈服的情況，還適用于小屈服、線彈性的情況，并且較裂紋尖端張開位移法更可靠；裂紋尖端張開位移法作為20世紀70年代國際缺陷評定規范主要采用的評定方法，該方法是WELLS于1965年提出，認為當張開裂紋位移達到時，壓力容器的裂紋就會開裂，其中材料的臨界張開位移以試驗測量為準，與試件的形狀、厚度無關，因此該方法在應用中存在一定的局限性。

（2）線彈性斷裂力學評定方法。線彈性斷裂力學將結構視為一個不發生屈服的完全彈性體，并假設結構存在裂紋，描述無限板中心穿透裂紋模型得到裂紋尖端應力場分布規律，研究材料臨界應力強度因子與裂紋尖端的應力場強度因子K之間的關系，因此也稱為K判據，其評定依據為≤。當計算得到的裂紋尖端的應力場強度因子K不滿足上述依據時，壓力容器就可能發生脆性斷裂，此時就需要采取積極的預防措施。該方法適用于脆性材料或者塑性區尺寸較小的金屬材料，當金屬材料的塑性區很大，甚至端部塑性區尺寸已經接近裂紋本身尺寸時，該方法已經不再適用。

（3）失效評定圖法。英國中央電力局在《帶缺陷結構的完整性評定》中提出了失效評定圖技術，隨后美國電力研究院將材料應變硬化的阻力曲線應用于分析裂紋穩定擴展的全過程，并提出了嚴格的失效評定曲線，1986年，美國電力研究院以J積分為基礎，考慮材料的應變硬化效應，拋棄通過立項塑性材料窄條區屈服模型得到失效評定圖的方法，建立了失效評定的三種選擇。目前世界各國的壓力容器缺陷標準都在向美國1986年板的缺陷評定規范靠攏。

（4）疲勞斷裂評定方法。疲勞裂紋穩定擴展階段作為疲勞裂紋擴展的第二階段，此階段也決定了含裂紋壓力容器的的疲勞壽命，目前疲勞裂紋穩定擴展階段的擴展速度以及含裂紋構件的疲勞速度都可以由Pairs公式精確計算。對于壓力容器接管處的高應變區疲勞壽命較短，最大應變接近屈服應變，應變幅度很大，此種應變疲勞問題可以應用裂紋尖端張開位移法理論或者J積分理論進行研究。

2 壓力容器安全評定技術的發展趨勢

（1）疲勞方法的應用。2000年PD 6539：1994與PD 6439：1991發表了合并后的BS 7910：1990修訂版，該標準總結了近年來大量鋼材在海水和空氣總疲勞裂紋擴展實驗數據，推出了新的疲勞裂紋擴展率，得到了更為準確的應力比R的修正法和兩端Pairs關系式，并加入環境因素，給出了較高溫度下的疲勞裂紋擴展，海水環境中無陰極保護和有陰極保護時的新的推薦方法。

（2）智能方法。因為工程結構一般存在大量的不確定性，然而傳統的斷裂力學研究都以確定性實踐為前提，據研究采用模糊的數學方法對工程問題進行模糊處理，可以很大程度上提高壓力容器的安全性評定的可靠性，隨著智能方法在人工神經網絡技術等領域的應用，針對影響壓力容器的眾多因素建立模糊模型必然成為下一步發展趨勢。

（3）概率方法。美國一些研究人員于20世紀80年代將概率統計理論與確定性斷裂力學理論想結合產生了概率斷裂力學，并應用于壓力容器的可靠性評估。基于概率斷裂力學失效方法能夠降低經驗因素的影響，能夠客觀反映評定參數的不確定性，提高分析的安全性和準確性。近年來，Rahman.M建立的對含縱向腐蝕缺陷壓力管道的結構可靠性理論，目前國外一些先進國家已將其應用于指定壽命下高可靠性主動設計中，具有較高的工程應用價值，但是我國新標準還未將其納入其中。

（4）體積型缺陷評定圖方法。近年來，隨著斷裂力學評定技術的發展，特別是最新版的缺陷評定規范在有屈服平臺的非連續屈服材料和無屈服平臺的連續屈服材料中的應用，推動了失效評定技術向體積型缺陷評定圖技術方向發展。

3 結語

綜上所述，壓力容器的安全性評定方法種類很多，包括彈塑性斷裂力學評定方法、線彈性斷裂力學評定方法、失效評定圖法、疲勞斷裂評定方法等，而且隨著斷裂力學理論、計算機技術、故障和缺陷在線診斷技術、傳感技術的發展，壓力容器安全評定技術也在不斷的革新，相信不久的將來，我國也會形成自己的壓力容器安全評定和監測監控技術體系。

參考文獻

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