设备管理
压力容器脆性断裂适用性评价
交装
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李恩嘉(中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京
102249)
摘要：介绍了压力容器晚性断象适用性评价的意义和概念，根据（服投速用性评价推荐做法》API579，将压力客器晚性断象适用性评价分为三级，对各级评价的使用条件和应用流程进行了介绍，
关键调：压力容器适用性评价晚性断裂
一、前
在石油化工、电力等行业要大量使用压力容器，随着现代制造技术的不断发展，压力容器越来越大型化、复杂化，一且发生事故后果不增设想。压力容器的工作环境温度可能发生变化，温度的变化对材料韧性会产生影响，很多情况下，材料韧性随者温度的降低而变差,很多材料存在着明显的照性转变温度，在此温度附近，材料韧性随着温度的降低而显著变差，易于发生脆性断裂。因此，对结构的强度、寿命和安全可靠性的判断需要一套完整的判据和方法
为了保证压力容器的安全可靠性，工程应用上有两类标准：类是建造标准或质量控制标准，主要以工程实践经验为基础，用于产品质量控制。这类标准针对新建压力容器；另一类是以*适用性"或*合于使用"为原则的标准，是以断裂力学、弹塑性力学、材料科学、可靠性系统工程为基础的严密科学的标准。后者兼顾结构的安全可靠性和经济性，能够获得巨大的经济效益
结构安装运行后，制造工艺或运行损伤造成的环境变化和缺陷会需露出来，如依据质量控制标准判断，会导致巨大损失这时采用"适用性"为原则的标准更为合造。美国石油协会（服役适用性评价推荐做法>API579从理论上对设备脂性断裂进行了评价，得到一些实际应用，保证了压力容器的安全运行。本文将根据API579，将压力容器性断裂适用性评价分为三级，对各
级评价的使用条件和应用流程进行介绍。二、一级评价
在进行评价前，要明确两个概念。临界票露温度(CET)定义为：由于操作条件或大气条件下引起的最低金属温度。该CET可能是在某个操作压力下的单一温度值；或者是由温度和压力共同限定的包迹。许用的最低温度(MAT)就是对于给定的一种材料，在某个厚度下，按照它的抗脆裂性，所允许的较低的金属温度界限值。它可能是单个温度值，也可能是作为压力函数的许用操作温度的包迹。MAT根据机械设计资料、材料规格品种、以及材料数据得出
1级评价方法用于评估满足公认规范和标准中有韧性要求的设备很合造。可以根据冲击韧性试验、或工业界已接收的冲击试验的合格曲线，确定设备材料的韧性指标。当压力容器的CET 等于或大于MAT，它已经与公认的韧性标准一致，不需要进行下一级评价。
对于没有进行冲击试验的材料制造的压力容器，它的CET 可以使用控制壁厚，参照API579中的许用最低金属温度与控制壁厚的关系图[1]来确定，可根据不同的材料规格选择不同的曲线。
三、二级评价
如果压力容器的CET小于MAT,则需要进行二级评价。二级评价的方法主要有两种，一种是考降低温度的许用值，另一种是静水压试验法。
对于压力容器所允许的温度降低值，可以通过壁厚比或应力比来描述。参照API579中壁厚比或应力比与可以降低温度许
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图一二许用最低金国温度与控睡厚的关系图
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用值的关系图，根据构件设计许用应力值选择的不同选择不同的曲线，从而确定调整后的MAT值，
Ra
E
(厚度比
,LOSS-FCA SE
(应力比)
R
SE
其中为最小壁厚,E"、E为焊缝效率系数(E"的值等于E 但不能小于0.8)。为控制壁厚,LOSS为与控制壁厚相关的金属损失，FCA为未来的离蚀余量,S为作用的一般主应力，S为需用的拉伸应力值，
按照静水压试验，可以对一个容器是否能继续服役加以定量评价。对于操作压力低于静水压试验压力的可接受的最低温度值可以通过根据API579中的按静水压验证试验所允许的 MAT的降低值关系图加以确定。这一许用值的使用限定在静水试验压力为设计压图力的125%、130%和150%时的温度值。
如果经过调整后的MAT值仍然大于CET，或者许用应力高
于172.5Mpa的压力容器，则需要进行3级评价。四、三级评价
如果不满足1级和2级评价准则的压力容器，则应使用3 级评价方法加以评价。三级评价是最高水平和最复杂的评价，般说来，3级评价方法包括了更加详细地确定控制脆断感性的应力、裂纹尺寸、和材料韧性这三个因素中的一个或多个固素，整个过程完全建立在定量分析的基础上，如应力分析采用有限元
方法。五、总结
压力容器脆性断裂适用性评价是建立在弹塑性力学和断裂
力学基础上的，也是含其他缺陷压力容器评价的基础。最高水平和最复杂的三级评价对评价人员素质要求较高，适用性评价的适用范围还比较小。随着研究的逐深人，今后应扩大适用性评价的适用范围，同时，应注意评价过程在工程上的可操作性。