Руководство по материалам для криогенных сосудов высокого давления (часть третья)
6. Холодная деформация
Холодная деформация снижает ударную вязкость стали, а деформационное старение ухудшает низкотемпературную ударную вязкость, а температура хрупкого перехода увеличивается. Поэтому для большихсосуды под давлением, ударная вязкость должна быть подчеркнута при использовании, так как в производственном процессе холодная деформация, холодное прессование, сварочная деформация и т. Д. Приведут к охрупчиванию. Кроме того, низкотемпературный отжиг следует проводить после холодной деформации.
7. Стрессовое состояние
Низконапряженное хрупкое разрушение тесно связано с напряженным состоянием. Когдасосуд под давлениемимеет трещины или зазубрины, легко произвести хрупкое разрушение при низком напряжении. И чем острее трещина или надрез, чем больше размер предварительного растрескивания, тем легче вызвать хрупкое разрушение при низком напряжении. При наличии трещин в сварном соединении и остаточных напряжениях хрупкое разрушение при низких напряжениях более очевидно.
Принципы проектирования для предотвращения хрупкости при низких напряжениях
Все текущие проектные спецификации для криогенныхсосуды под давлениемоснованы на допустимых напряжениях, определяемых пределом прочности при растяжении при комнатной температуре или пределом текучести. Этот метод позволяет эффективно предотвратить возникновение больших пластических деформаций. Для предотвращения малонапряженного хрупкого разрушения сосуда высокого давления, спроектированного по этому способу, при низких температурах сталь должна иметь определенную степень ударной вязкости, а также предъявляются определенные требования к конструкции и изготовлению. Способ определения требуемого уровня ударной вязкости зависит в первую очередь от принципа предотвращения хрупкого разрушения.
1. Допускаются определенные дефекты, но при этом не должно быть трещин. В зоне сварки обычно много дефектов и низкая ударная вязкость. Разрушение всегда начинается там, где дефекты и ударная вязкость плохие. Поэтому при принятии этого принципа недостаточно просто измерить характеристики основного материала, необходимо измерить свойства зоны термического влияния и линии сварки. Наихудшая ударная вязкость должна быть в состоянии противостоять деформации, создаваемой внешней нагрузкой.
2. Допускается наличие дефектов. Трещины могут образовываться в зоне сварки с низкой ударной вязкостью, и предотвращение распространения трещин и разрушения в основном зависит от основных материалов. Однако, поскольку ударная вязкость металла шва, линии сварки и зоны термического влияния часто хуже, чем у основного материала, трещина имеет тенденцию к расширению вдоль зоны сварного соединения, поэтому предотвратить хрупкое разрушение путем Этот метод.
3. Допускается растрескивание от дефекта, так как все частисосуд под давлениемможет предотвратить расширение трещин. Этот способ на первый взгляд кажется самым безопасным, но у него есть два недостатка. Во-первых, использование этого метода для предотвращения хрупкого разрушения требует использования очень прочных материалов, а это означает, что стоимость материалов очень высока; Во-вторых, его фатальный недостаток заключается в том, что его достоверность в качестве абсолютного критерия безопасности связана с типом конструкции.
Результаты взрывных испытаний дефектногососуд под давлениемпоказывают, что легко остановить растрескивание при полном гидравлическом давлении. В случае давления воздуха или гидравлического давления с частичным газом из-за большой энергии, запасенной в системе, трудно остановить трещину или она должна быть спроектирована специально для предотвращения дальнейшего распространения трещины.
Длякриогенные сосуды под давлениемв нефтехимической промышленности внутренняя среда часто представляет собой газожидкостную двухфазную или жидкую фазу, но ее рабочая температура выше, чем ее нормальная температура кипения, поэтому принцип блокировки трещин не может быть использован для предотвращения хрупкого разрушения при низком напряжении.
Видно, что наиболее подходящим способом предотвращения хрупких разрушений криогенных сосудов под давлением являетсяпринцип 1, что должно предотвратить растрескивание с самого начала. Этот принцип в настоящее время применяется к спецификациям сосудов под давлением в странах по всему миру.
Холодная деформация снижает ударную вязкость стали, а деформационное старение ухудшает низкотемпературную ударную вязкость, а температура хрупкого перехода увеличивается. Поэтому для большихсосуды под давлением, ударная вязкость должна быть подчеркнута при использовании, так как в производственном процессе холодная деформация, холодное прессование, сварочная деформация и т. Д. Приведут к охрупчиванию. Кроме того, низкотемпературный отжиг следует проводить после холодной деформации.
7. Стрессовое состояние
Низконапряженное хрупкое разрушение тесно связано с напряженным состоянием. Когдасосуд под давлениемимеет трещины или зазубрины, легко произвести хрупкое разрушение при низком напряжении. И чем острее трещина или надрез, чем больше размер предварительного растрескивания, тем легче вызвать хрупкое разрушение при низком напряжении. При наличии трещин в сварном соединении и остаточных напряжениях хрупкое разрушение при низких напряжениях более очевидно.
Принципы проектирования для предотвращения хрупкости при низких напряжениях
Все текущие проектные спецификации для криогенныхсосуды под давлениемоснованы на допустимых напряжениях, определяемых пределом прочности при растяжении при комнатной температуре или пределом текучести. Этот метод позволяет эффективно предотвратить возникновение больших пластических деформаций. Для предотвращения малонапряженного хрупкого разрушения сосуда высокого давления, спроектированного по этому способу, при низких температурах сталь должна иметь определенную степень ударной вязкости, а также предъявляются определенные требования к конструкции и изготовлению. Способ определения требуемого уровня ударной вязкости зависит в первую очередь от принципа предотвращения хрупкого разрушения.
1. Допускаются определенные дефекты, но при этом не должно быть трещин. В зоне сварки обычно много дефектов и низкая ударная вязкость. Разрушение всегда начинается там, где дефекты и ударная вязкость плохие. Поэтому при принятии этого принципа недостаточно просто измерить характеристики основного материала, необходимо измерить свойства зоны термического влияния и линии сварки. Наихудшая ударная вязкость должна быть в состоянии противостоять деформации, создаваемой внешней нагрузкой.
2. Допускается наличие дефектов. Трещины могут образовываться в зоне сварки с низкой ударной вязкостью, и предотвращение распространения трещин и разрушения в основном зависит от основных материалов. Однако, поскольку ударная вязкость металла шва, линии сварки и зоны термического влияния часто хуже, чем у основного материала, трещина имеет тенденцию к расширению вдоль зоны сварного соединения, поэтому предотвратить хрупкое разрушение путем Этот метод.
3. Допускается растрескивание от дефекта, так как все частисосуд под давлениемможет предотвратить расширение трещин. Этот способ на первый взгляд кажется самым безопасным, но у него есть два недостатка. Во-первых, использование этого метода для предотвращения хрупкого разрушения требует использования очень прочных материалов, а это означает, что стоимость материалов очень высока; Во-вторых, его фатальный недостаток заключается в том, что его достоверность в качестве абсолютного критерия безопасности связана с типом конструкции.
Результаты взрывных испытаний дефектногососуд под давлениемпоказывают, что легко остановить растрескивание при полном гидравлическом давлении. В случае давления воздуха или гидравлического давления с частичным газом из-за большой энергии, запасенной в системе, трудно остановить трещину или она должна быть спроектирована специально для предотвращения дальнейшего распространения трещины.
Длякриогенные сосуды под давлениемв нефтехимической промышленности внутренняя среда часто представляет собой газожидкостную двухфазную или жидкую фазу, но ее рабочая температура выше, чем ее нормальная температура кипения, поэтому принцип блокировки трещин не может быть использован для предотвращения хрупкого разрушения при низком напряжении.
Видно, что наиболее подходящим способом предотвращения хрупких разрушений криогенных сосудов под давлением являетсяпринцип 1, что должно предотвратить растрескивание с самого начала. Этот принцип в настоящее время применяется к спецификациям сосудов под давлением в странах по всему миру.
English
Español
русский