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      壓力容器疲勞分析以及解決措施

      作者:naier 瀏覽量:821


         壓力容器一直被廣泛應用于石油、化工、機械、核工業、航天等各個行業。由于壓力容器在承壓狀態下工作,并且所處理的介質多為高溫或易燃易爆,一旦發生事故,將會對人們的生命和財產造成不可估量的損失。

         而隨著石油化工及其他行業的迅速發展,許多壓力容器要承受交變載荷,例如頻繁開停工、壓力波動、溫度變化等,使得容器中應力隨著時間成周期性或無規則變化。生產規模的大型化和高參數(高壓、高溫、低溫)也使得高強度材料廣泛應用于壓力容器,這些因素的組合造成了壓力容器發生疲勞失效的事故增加。

      一、循環的基本特性

         以單向應力狀態為例,主應力隨時間的變化規律見圖1,符號σmax和σmin表示循環的***大應力和***小應力,循環特性用r=σmin/σmax表示。任何一個應力循環都可以看作由不變的平均應力σm=0.5(σmax+σmin)和應力幅σa=0.5(σmax-σmin)按對稱循環變化的應力疊加的結果。

      二、設計疲勞曲線

         JB 4732-1995(2005年確認)《鋼制壓力容器—分析設計標準》提供的設計疲勞曲線(S-N曲線)是基于光滑試件疲勞數據,考慮了平均應力、溫度、環境等影響,對應力幅取2的安全系數,疲勞壽命取20(數據分散度2×尺寸因素2.5×表面粗糙度及環境因素4)的安全系數得到的。

      設計疲勞曲線需要注意:

         結合疲勞強度減弱系數后,可對焊接件或其他缺口進行疲勞評定;

      安全裕度是通過安全系數確定的,是固定的,并非按統計學方法確定,即失效概率未知;

      S-N曲線是基于材料的,每一類材料對應一條曲線。


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