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化工機(jī)械的失效形式-文庫(kù)吧

2025-12-08 07:11 本頁(yè)面

【正文】 (2)按分析設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì) 通常沒(méi)有疲勞失效可能的容器是按一次應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)的。如果有交變載荷 (壓力或溫度的交變 )可能會(huì)導(dǎo)致容器某些區(qū)域發(fā)生低周疲勞失效的，則必須按以應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的規(guī)范進(jìn)行疲勞分析。其具體規(guī)定應(yīng)參見(jiàn)美國(guó) ASME的鍋爐壓力容器規(guī)范第 Ⅷ 卷第二冊(cè)或我國(guó)壓力容器分析設(shè)計(jì)規(guī)范 JB 4732。按這些規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)要復(fù)雜得多，需要相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件支持，但設(shè)計(jì)出的容器其可靠性要高得多。一、化工機(jī)械的失效形式設(shè)計(jì)中不單是應(yīng)力分析是按疲勞設(shè)計(jì)曲線設(shè)計(jì)，還必須同時(shí)注意結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能，既要有最佳的低的應(yīng)力集中系數(shù)，又要制造時(shí)力求方便 (詳見(jiàn)本手冊(cè)上卷第 11篇第 9章 )。一、化工機(jī)械的失效形式 (3)制造和在役檢驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題按疲勞設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)的壓力容器，在制造中也應(yīng)有更高的要求。原則是消除不應(yīng)有的應(yīng)力集中。特別是在原有應(yīng)力集中的部位不得有材料內(nèi)部及表面的缺陷，不得允許保留引弧坑和焊疤，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)必須打磨盤(pán)平滑或補(bǔ)焊填平后再修磨。接管根部的焊縫不僅要保證有較大的過(guò)渡圓角，而且要力求將圓角的表面修磨光滑。至于焊縫內(nèi)更不允許有裂紋、未焊透及未熔合缺陷。即使氣孔也會(huì)降低疲勞壽命。制造時(shí)必須作過(guò)細(xì)而嚴(yán)格的無(wú)損檢測(cè)。為確保無(wú)損檢測(cè)可靠性，一般不應(yīng)將關(guān)鍵的焊縫設(shè)計(jì)成角焊縫，應(yīng)改為對(duì)接焊縫，這既可保證焊接質(zhì)量，也便于進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。一、化工機(jī)械的失效形式對(duì)在役的受交變載荷作用的壓力容器，無(wú)論其是否已按疲勞設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)，均必須按有關(guān)的檢驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行嚴(yán)格的定期檢驗(yàn)。其中焊縫，尤其是接管根部或其他內(nèi)外部受交變載荷作用的應(yīng)力集中部位，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，包括外觀的檢驗(yàn)和各種適宜的無(wú)損檢測(cè)，其目的是檢查是否出現(xiàn)裂紋。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)必須認(rèn)真處理。一、化工機(jī)械的失效形式 (4)預(yù)壓應(yīng)力處理對(duì)承受交變載荷的構(gòu)件表面 (最容易形成表面疲勞裂紋的地方 )預(yù)先施加壓應(yīng)力 (如噴丸處理或表面滾壓 )，運(yùn)行時(shí)零部件表面所承受的應(yīng)力就會(huì)明顯下降，同時(shí)將增加疲勞周次，也即提高了疲勞壽命。一、化工機(jī)械的失效形式 (5)過(guò)載處理對(duì)承受交變載荷的構(gòu)件、且已發(fā)現(xiàn)有疲勞開(kāi)裂時(shí)，可以采取比正常設(shè)計(jì)載荷高出 1． 3— 2． 0倍的戴荷進(jìn)行一次過(guò)載(超載 )處理，所有國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)均已證實(shí)這可以將疲勞壽命提高好幾倍。因?yàn)椋谧鬟^(guò)載處理時(shí)裂尖將產(chǎn)生一個(gè)比正常受載時(shí)更大的塑性區(qū)，卸載后將受到比正常受載荷卸載時(shí)更大的壓縮虛力。一次超載后重又回復(fù)到正常加載，此時(shí)裂尖塑性區(qū)內(nèi)的應(yīng)力由于超載壓應(yīng)力的作用而要降低得多，從而大大降低了裂紋擴(kuò)展推動(dòng)力，致使擴(kuò)展速率減慢，壽命可得到延長(zhǎng)。只有當(dāng)裂紋擴(kuò)展到裂尖塑性區(qū) (正常載荷下的 )的邊緣達(dá)到或稍微超過(guò)超載時(shí)形成的大塑性區(qū)的邊緣時(shí)，超載的影響才會(huì)消失，恢復(fù)到超載前應(yīng)有擴(kuò)展速率。但此時(shí)壽命已得到數(shù)倍的延長(zhǎng)。這就是過(guò)載峰的延長(zhǎng)壽命作用。一、化工機(jī)械的失效形式超載處理技術(shù)早期是由航空工業(yè)部門(mén)研究的，后經(jīng)實(shí)踐證明超載可以明顯的延長(zhǎng)壽命，故直到現(xiàn)在已成為航空部門(mén)對(duì)飛機(jī)必須進(jìn)行超載處理的規(guī)定。對(duì)于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有小的疲勞裂紋的容器進(jìn)行超載試驗(yàn)，‘同樣證明，可以數(shù)以倍計(jì)地增長(zhǎng)壽命。超載只是使裂尖塑性區(qū)變大，不會(huì)使構(gòu)件的其他部位產(chǎn)生屈服和材料硬化，所以對(duì)其他部位沒(méi)有不利影響。一、化工機(jī)械的失效形式 5 腐蝕失效環(huán)境因素的廣義概念應(yīng)包括化學(xué)介質(zhì)和溫度兩個(gè)方面。本節(jié)著重討論化工設(shè)備所處的介質(zhì)環(huán)境引起的腐蝕問(wèn)題。有關(guān)金屬材料的各種腐蝕原理和形態(tài)可詳見(jiàn)本手冊(cè)上卷第 6篇，本節(jié)著重闡明腐蝕失效的特殊性。一、化工機(jī)械的失效形式結(jié)構(gòu)上常用的金屬材料均屬多晶結(jié)構(gòu)材料，晶粒間總存在著晶界。晶間腐蝕就是指晶界發(fā)生的腐蝕，包括晶界及其附近很窄的區(qū)域在內(nèi)的區(qū)間發(fā)生的腐蝕。當(dāng)腐蝕介質(zhì)對(duì)晶界區(qū)的腐蝕速度大大超過(guò)晶粒被腐蝕的速度時(shí)，則顯現(xiàn)出晶間腐蝕。 5． 1 晶間腐蝕失效一、化工機(jī)械的失效形式對(duì)晶間腐蝕問(wèn)題的認(rèn)識(shí)是隨著奧氏體不銹鋼的廣泛應(yīng)用和日益增多的這類(lèi)腐蝕失效事故的發(fā)生而逐步發(fā)展的。 20世紀(jì) 30年代初已提出了能較好解釋奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的晶界貧鉻理論，至今仍為人們所認(rèn)可。用于其他金屬的類(lèi)似理論也能較好地解釋各自的晶間腐蝕問(wèn)題。這類(lèi)理論統(tǒng)稱(chēng)為貧乏理論。不過(guò)貧乏理論不是能解釋所有晶間腐蝕問(wèn)題的惟一理論。 5． 1 晶間腐蝕失效一、化工機(jī)械的失效形式常見(jiàn)的奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕主要發(fā)生在焊接區(qū)，特別是母材的焊接熱影響區(qū)宏觀形態(tài)上表現(xiàn)為母材情況良好。因?yàn)椋覆?

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