Tres tipos de modos de falla de los recipientes a presión.
El fracaso de larecipiente a presiónes un estado en el que el daño se acumula hasta cierto punto, y la fuerza, rigidez o función delno puede cumplir con los requisitos de uso. Entonces, ¿cómo ocurrió el daño? De hecho, el daño es un proceso. Bajo la acción de la fuerza mecánica externa, el medio ambiente, la acción del calor, etc., el rendimiento del material se degrada, la estructura es discontinua o lacargar los portesla capacidad se reduce, y esto es daño.
El modo de falla es la base de diseño delrecipiente a presión, y el método de diseño (guía) debe dirigirse al modo de falla. El primer paso del diseño del recipiente a presión debe ser determinar el modo de falla que puede tener el recipiente a presión. Para el recipiente a presión de Clase III, también se requiere que el diseño emita informes de evaluación de riesgos que incluyan los principales modos de falla, controles de riesgo, etc. La evaluación de los resultados de la inspección del recipiente a presión también se basa en el modo de falla.
1. Modos de falla a corto plazo
• Fractura frágil: el recipiente a presión no tiene una deformación plástica significativa y la tensión en la pared es mucho menor que el límite de resistencia del material o incluso por debajo del límite de elasticidad del material. La causa principal de la fractura por fragilidad es la fragilización de los materiales (selección inadecuada de materiales, procesamiento inadecuado de materiales, envejecimiento por deformación, entorno operativo deficiente) y defectos en el material mismo.
• Ruptura dúctil: bajo la acción de la presión y otras cargas, el valor de la tensión generada alcanza o se acerca al límite de resistencia del muro y provoca la fractura. En general, la razón principal de la fractura dúctil de los recipientes a presión de acero al carbono es que el espesor de la pared es demasiado delgado (el espesor de la pared de diseño es insuficiente o el espesor se adelgaza debido a la corrosión), la presión interna es demasiado alta o la selección del material es deficiente. incorrecto, y la instalación no cumple con los requisitos de seguridad.
• Fugas en las juntas debido a deformaciones excesivas -- Las fugas causadas por la falla de la superficie de sellado del recipiente a presión o el aflojamiento de la boquilla pueden causar accidentes por combustión, explosión y envenenamiento, y contaminación ambiental grave.
• Formación de grietas o desgarro dúctil debido a deformaciones locales excesivas
• Inestabilidad-elástica, plástica o elástico-plástica -- Bajo la acción del esfuerzo de compresión, la falla causada por la pérdida repentina de la geometría regular original del recipiente a presión se denomina falla por inestabilidad. Una característica importante de la inestabilidad elástica del recipiente a presión es que la deflexión elástica no es proporcional a la carga, y la presión crítica es independiente de la resistencia del material, dependiendo principalmente del tamaño del recipiente a presión y las propiedades elásticas de el material, pero cuando el nivel de tensión en el recipiente a presión supera el límite elástico del material y se produce inestabilidad inelástica, la presión crítica también está relacionada con la resistencia del material.
2. Modos de falla a largo plazo
• Ruptura por fluencia: el recipiente a presión se carga durante mucho tiempo a alta temperatura y el material sufre una deformación plástica lenta con el tiempo. La deformación plástica se acumula durante mucho tiempo, lo que da como resultado una reducción significativa del espesor o una deformación por abultamiento, lo que eventualmente conduce a la fractura del recipiente a presión. Cuando el recipiente a presión se desliza, la temperatura de la pared generalmente alcanza o excede del 25% al 35% de la temperatura de fusión del material. La cantidad de deformación de la fractura por fluencia depende de la tenacidad del material, y el valor de la tensión en el momento de la fractura es menor que el límite de resistencia a la temperatura a la que se usa el material.
• Deformaciones excesivas de fluencia en juntas mecánicas o que resulten en una transferencia de carga inaceptable
• Inestabilidad por fluencia: la deformación que se acumula gradualmente con el tiempo es la deformación por fluencia, y cuando la deformación por fluencia se desarrolla hasta cierto punto, se produce la inestabilidad por fluencia.
• Erosión, corrosión: cuando el material del recipiente a presión, como el tanque de acero al carbono, está bajo la acción de un medio corrosivo, debido a la corrosión uniforme causada por la reducción del espesor de la pared y el cambio de la estructura del material o la corrosión local causada por las picaduras, las propiedades mecánicas del se reduce el material, el recipiente a presión se romperá ya que su capacidad de carga es insuficiente. El mecanismo de corrosión del recipiente a presión es la corrosión química y la corrosión electroquímica. Las formas de corrosión incluyen corrosión uniforme, corrosión por picaduras, corrosión intergranular, corrosión por tensión, corrosión en grietas, corrosión por hidrógeno y corrosión bimetálica, etc.
• Agrietamiento asistido por el medio ambiente, como el agrietamiento por corrosión bajo tensión, el agrietamiento inducido por hidrógeno, etc.
3. Modos de falla cíclicos
• Deformación plástica progresiva
• Plasticidad alterna
• Fatiga bajo deformaciones elásticas (fatiga de ciclo medio y alto) o bajo deformaciones elástico-plásticas (fatiga de ciclo bajo)
• Fatiga asistida por el medio ambiente
El modo de falla es la base de diseño delrecipiente a presión, y el método de diseño (guía) debe dirigirse al modo de falla. El primer paso del diseño del recipiente a presión debe ser determinar el modo de falla que puede tener el recipiente a presión. Para el recipiente a presión de Clase III, también se requiere que el diseño emita informes de evaluación de riesgos que incluyan los principales modos de falla, controles de riesgo, etc. La evaluación de los resultados de la inspección del recipiente a presión también se basa en el modo de falla.
1. Modos de falla a corto plazo
• Fractura frágil: el recipiente a presión no tiene una deformación plástica significativa y la tensión en la pared es mucho menor que el límite de resistencia del material o incluso por debajo del límite de elasticidad del material. La causa principal de la fractura por fragilidad es la fragilización de los materiales (selección inadecuada de materiales, procesamiento inadecuado de materiales, envejecimiento por deformación, entorno operativo deficiente) y defectos en el material mismo.
• Ruptura dúctil: bajo la acción de la presión y otras cargas, el valor de la tensión generada alcanza o se acerca al límite de resistencia del muro y provoca la fractura. En general, la razón principal de la fractura dúctil de los recipientes a presión de acero al carbono es que el espesor de la pared es demasiado delgado (el espesor de la pared de diseño es insuficiente o el espesor se adelgaza debido a la corrosión), la presión interna es demasiado alta o la selección del material es deficiente. incorrecto, y la instalación no cumple con los requisitos de seguridad.
• Fugas en las juntas debido a deformaciones excesivas -- Las fugas causadas por la falla de la superficie de sellado del recipiente a presión o el aflojamiento de la boquilla pueden causar accidentes por combustión, explosión y envenenamiento, y contaminación ambiental grave.
• Formación de grietas o desgarro dúctil debido a deformaciones locales excesivas
• Inestabilidad-elástica, plástica o elástico-plástica -- Bajo la acción del esfuerzo de compresión, la falla causada por la pérdida repentina de la geometría regular original del recipiente a presión se denomina falla por inestabilidad. Una característica importante de la inestabilidad elástica del recipiente a presión es que la deflexión elástica no es proporcional a la carga, y la presión crítica es independiente de la resistencia del material, dependiendo principalmente del tamaño del recipiente a presión y las propiedades elásticas de el material, pero cuando el nivel de tensión en el recipiente a presión supera el límite elástico del material y se produce inestabilidad inelástica, la presión crítica también está relacionada con la resistencia del material.
2. Modos de falla a largo plazo
• Ruptura por fluencia: el recipiente a presión se carga durante mucho tiempo a alta temperatura y el material sufre una deformación plástica lenta con el tiempo. La deformación plástica se acumula durante mucho tiempo, lo que da como resultado una reducción significativa del espesor o una deformación por abultamiento, lo que eventualmente conduce a la fractura del recipiente a presión. Cuando el recipiente a presión se desliza, la temperatura de la pared generalmente alcanza o excede del 25% al 35% de la temperatura de fusión del material. La cantidad de deformación de la fractura por fluencia depende de la tenacidad del material, y el valor de la tensión en el momento de la fractura es menor que el límite de resistencia a la temperatura a la que se usa el material.
• Deformaciones excesivas de fluencia en juntas mecánicas o que resulten en una transferencia de carga inaceptable
• Inestabilidad por fluencia: la deformación que se acumula gradualmente con el tiempo es la deformación por fluencia, y cuando la deformación por fluencia se desarrolla hasta cierto punto, se produce la inestabilidad por fluencia.
• Erosión, corrosión: cuando el material del recipiente a presión, como el tanque de acero al carbono, está bajo la acción de un medio corrosivo, debido a la corrosión uniforme causada por la reducción del espesor de la pared y el cambio de la estructura del material o la corrosión local causada por las picaduras, las propiedades mecánicas del se reduce el material, el recipiente a presión se romperá ya que su capacidad de carga es insuficiente. El mecanismo de corrosión del recipiente a presión es la corrosión química y la corrosión electroquímica. Las formas de corrosión incluyen corrosión uniforme, corrosión por picaduras, corrosión intergranular, corrosión por tensión, corrosión en grietas, corrosión por hidrógeno y corrosión bimetálica, etc.
• Agrietamiento asistido por el medio ambiente, como el agrietamiento por corrosión bajo tensión, el agrietamiento inducido por hidrógeno, etc.
3. Modos de falla cíclicos
• Deformación plástica progresiva
• Plasticidad alterna
• Fatiga bajo deformaciones elásticas (fatiga de ciclo medio y alto) o bajo deformaciones elástico-plásticas (fatiga de ciclo bajo)
• Fatiga asistida por el medio ambiente
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