压力容器安全系数对耐压试验的影响.pdf

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1、２７６化工机械２０１７年压力容器安全系数对耐压试验的影响崔之彪（华陆工程科技有限责任公司）摘要对ＴＳＧ２１２０１６和ＧＢ／Ｔ１５０２０１１中的耐压试验压力与耐压试验应力校核进行了分析。阐述了弹性失效准则下的内压厚壁圆筒强度计算公式和耐压试验计算，并给出了压力容器试验压力的可靠性理论。关键词压力容器耐压试验安全系数强度理论弹性失效准则可靠性分析中图分类号ＴＱ０５１３文献标识码Ａ文章编号０２５４６０９４（２０１７）０３０２７６０３在压力容器制造过程中，经过热处理和无损选取；检测合格后的压力容器需要进行耐压试验（液压［σ］———容器元件材料在耐压试验温度下的试验或气压试验）。文献

2、［１］认为内压容器耐压许用应力，ＭＰａ；ｔ试验的目的是：针对可能由内压引起局部失稳的［σ］———容器元件材料在设计温度下的许用元件，考核容器的整体强度、刚度和稳定性；检查应力，ＭＰａ。焊接接头的致密性；验证密封结构的密封性能；消表１耐压试验压力系数η除或降低焊接接头残余应力、局部不连续区的峰压力容器材料液压气压、液压组合值应力；对微裂纹产生闭合效应，钝化微裂纹尖钢和有色金属１．２５１．１０端。外压容器以内压进行耐压试验的目的是：检铸铁２．００－查焊接接头的致密性，验证密封结构的密封性能，不考察容器的外压稳定性。由于耐压试验属于超１．２耐压试验应力校核压试验，试验压力大于设计压力，因此耐

3、压试验存［４］［３］与ＪＢ４７３２１９９５不同，ＧＢ／Ｔ１５０２０１１和［２］在一定的危险性。ＴＳＧ２１２０１６（以下简称《固《固容规》不要求耐压试验前一定要进行强度校容规》）对试验压力的取值和试验过程进行了详核。ＧＢ／Ｔ１５０２０１１和《固容规》规定只有在采用细介绍。在此，笔者针对文献［２，３］中关于耐压高于式（１）计算得出的试验压力时，在耐压试验试验的取值及其应力校核进行讨论。前才需要校核各受压元件在试验条件下的应力水１耐压试验压力与耐压试验应力校核平。如对于壳体元件，试验压力下的应力σ为：Ｔ１．１耐压试验压力液压试验σＴ≤０．９ＲｅＬΦ《固容规》中规定，耐压试验压力ｐ的计

4、算Ｔ气压试验或气液组合试验σＴ≤０．８ＲｅＬΦ式为：式中Ｒ———材料在标准室温下的屈服强度，ｅＬ［σ］ｐ＝ηｐ′（１）Ｔ［σ］ｔＭＰａ；式中ｐ′———压力容器设计压力或者压力容器铭Φ———焊接接头系数。［５］牌上规定的最大允许工作压力，ＡＳＭＥＢＰＶＣ．Ⅷ．１２０１５不要求在耐压试ＭＰａ；验中进行应力校核，但当耐压试验压力超过标准η———耐压试验压力系数，参照表１进行计算值，并使容器出现明显的塑性变形时，检验师作者简介：崔之彪（１９８５），工程师，从事化工设备设计工作，ｃｚｂ２１５４＠ｃｈｉｎａｈｕａｌｕｅｎｇ．ｃｏｍ。第４４卷第３期化工机械２７７有权拒绝接收该容器。ＡＳＭＥＢＰＶ

5、Ｃ．Ⅷ．２仅受内压作用时，将厚壁圆筒内壁处的三向［６］２０１５（采用应力分类和应力评定原理）规定，当应力分量计算式（拉美公式）分别代入弹性失效试验压力超过规定值时，要分别对一次总体薄膜设计准则中的第一强度理论（最大拉应力准则）、应力Ｐ、一次弯曲应力Ｐ及二者的组合进行校第三强度理论（最大切应力准则）、第四强度理论ｍｂ［３］核。（形状改变比能准则）和中径公式中，可求得相２压力容器标准下的耐压试验探讨应设计准则下的应力强度、径比和圆筒厚度计算２．１弹性失效准则下的内压厚壁圆筒强度计算式，结果见表２。表２弹性失效准则下的内压厚壁圆筒强度计算式设计准则应力强度σｅｑｉ径比Ｋ筒体计算厚度δＫ２＋

6、１ｔｔ［σ］＋ｐ［σ］＋ｐ最大拉应力准则ｐＫ２－１ｔＲｉ（ｔ－１）槡［σ］－ｐ槡［σ］－ｐ２Ｋ２ｔｔ［σ］［σ］最大切应力准则ｐＫ２－１ｔＲｉ（ｔ－１）槡［σ］－２ｐ槡［σ］－２ｐ２ｔｔ３Ｋ［σ］［σ］形状改变比能准则ｐ槡Ｒｉ（－１）Ｋ２－１ｔｔ槡［σ］－槡３ｐ槡［σ］－槡３ｐｔ２ｐＫ＋１２［σ］＋ｐ中径公式ｐｔＲｉ（ｔ）２（Ｋ－１）２［σ］－ｐ２［σ］－ｐ注：σｅｑｉ中的下角ｉ为第一强度理论、第二强度理论和第四强度理论的序号；ｐ为设计压力；Ｒｉ为圆筒内半径。当表２中的应力强度等于材料屈服点σ时，均布假设相差太大而无法使用。按照薄壳理论，ｓ所对应的压力为内壁初始屈服压力ｐ。ｐ／σ表圆筒

7、厚度计算公式仅能在δ／Ｄ≤０．１（即Ｋ≤１．２）ｓｉｓｉｓ示圆筒的弹性承载能力，它和径比Ｋ的关系如图范围内使用。但作为工程设计，在确定许用应力１所示。可以看出，当压力容器厚度较薄（Ｋ值较时引入了材料安全系数，故在实际使用中可以将小）时，各设计准则差别不大；在同一承载能力使用范围略加扩大。ＧＢ／Ｔ１５０２０１１中规定的圆下，第三强度理论计算出的厚度最厚，中径公式计筒厚度计算公式适用范围为：ｔ算出的厚度最薄；第四强度理论计算出的内壁初ｐ≤０．４［