《在用含缺陷压力容器安全评定》工程实用软件的开发

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1、《在用含缺陷压力容器安全评定》j：挥实用软件的开发．74．独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：墨期：《在用含缺陷压力容器安全评定》工程实用软什的开发大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版

2、权使用规定"，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：新虢么鲤炒6年4-月≥。日力一O年月乡。日大连理工大学硕士研究生学位论文1绪论1．1引言锅炉、压力容器和压力管道是具有潜在爆炸危险的特殊承压设备，一旦发生爆炸或泄漏，通常会造成灾难性事故。因此，确保此类设备的安全性，不仅对于保护和发展生产力具有重要的意义，而且对于维护社会安定和促进改革开放更具

3、有重要的意义。1．1．1压力容器断裂典型事例近半个世纪以来，特别是二战后，随着现代工业的迅速发展，压力容器也在向高参数化、大型化发展——设计压力提高、高强度和超高强度材料广泛获得使用、焊接技术普遍运用和运行条件严酷化(高温或低温、介质复杂化、载荷波动、原子辐射等)等，一度造成压力容器的断裂事故普遍增多。有一些按照常规的强度理论进行设计并满足强度要求的压力容器，在役期间或者水压试验过程中发生灾难性的破坏。最典型的案例是1965年英国JohnThompson公司年制造的一台大型氨合成塔，在水压试验时发生脆断。该容器内径Di=1925mm，壁

4、厚t=156mm，全长为18．3m，总重为10吨。材料为MnCrMoV钢(抗拉强度O"b=582MPa，屈服强度仃。=460MPa)，设计压力尸=36MPa，水压试验压力B=49MPa。该塔外径与内径之比为K=Do／D．=1．156，接近厚壁容器。按拉美公式和弹性失效准则计算得到的屈服压力只和爆破压力只分别为：只=仃，(K2—1)／(K2+1)=66．2MPa只=吼(K2—1)／(K2+1)=83．8MPa按塑性失效准则(Tresca屈服条件川)计算分别为：只-m盯。InK=66．7MPa只=％InK=84．4MPa上述计算结果表明，该

5、容器是符合常规强度要求的。但是，容器在水压试验过程中，当加压到35．3MPa时，突然爆裂，断成两截并飞出四块碎片，其中最大的一块约为2吨重，飞出45米远。可见，爆破压力远小于试验压力，更远小于常规理论计算的爆破压力。事后检查发现，断裂是从法兰锻件与简体之间的焊缝开始的，起裂源是锻件侧热影响区到焊缝金属间有一条长约10mm的埋藏裂纹。《在用含缺陷压力容器安全评定》王程实用软{譬懿开发还有很多类似的事故案例，萁破坏特征基本一致：容器基本上未发生塑性变形，断口发亮，且为平齐断口，呈明显的脆性特征：断裂压力小于设计压力或试验压力，更小于常规理论

6、计算鲍爆皴压力。国内外的大量调查研究表明，裂纹的存在是导致压力容器断裂的主要原因。从这个意义上说，作为常规强度指标(％和拶，等)是离近于理想连续体的小试样褥到的，与含裂纹结构的破坏并无太直接的关系。因此，常规强度准则并不能完全保证压力容器的安全使用。基于这种认识，发展了断裂力学。1．1．2压力容器的脆断理论断裂力学的思想是由Griffith在1920年提出的，是他酋先提出将强度与裂纹长度定量联系在一起的。他对玻璃平板进行了大量试验研究工作，提出了能量理论思想。佩是由于当时金属材料的低应力破坏事故并不突出，Griffith的理论对断裂阻力

7、大大高于玻璃的工程材料还无法应用，入靠j对于断裂闻题和Griffi氇能量愚想的重要性还缺乏应有的认识。所以，断裂力学在一定时期内～直停留在科学好奇上，而没有进入工程应用之中。第二次世界大战期间以及战后几年中，在焊接制造的船只上发生了许多次突然的灾难性断裂事故，低应力脆断问题才引起工程技术界的充分重视。这比其他任何单一的因素都重要，它大大的促进了断裂力学的发展。尤其引入关注的是“自由轮"断裂事故。1942年至1947年间，美国采用全焊接工艺制造T5000艘称为“自由号”的轮船。在运行串有1000多艘发生脆断破坏事故，其中有150艘完全破坏

8、，有10艘断为两截，有8艘失踪。经过事故调查和分析，认为造成这些事故的原因主要有两个：第一是低温的影响，第二是由于存在制造缺陷。这些事故弓

9、起美匿政府的高度重视，美国海军研究所开始研究裂纹体的断裂问题。后来