超高壓（yā）容器疲勞設計！

超高壓容器疲勞設計
    人們發現金屬、非金屬和複合材料等各（gè）種結構材（cái）料在變動載荷作用下都會出現疲勞現象。1972年美國材料試驗（yàn）學會從專業角度上將“疲勞（láo）”作為專業（yè）術（shù）語定義為：“在（zài）某些條件下，金屬材料中（zhōng）不斷（duàn）發展（zhǎn）著局部的變化過程，這些條件是指在材料某個點或某些點上產（chǎn）生交變（biàn）應力和應變，並且當交變的次數達到（dào）一定數量之（zhī）後會產生裂（liè）紋或完全斷裂。”
疲勞引起的破壞是（shì）普（pǔ）遍而且驚人的（de），據統計，機械的斷裂事（shì）故中80%以上是由金屬疲勞引起（qǐ）的，位居各（gè）種破壞行（háng）業前列。以往人們認為壓力容器結構是連續的，操作條件（jiàn）相對（duì）穩定，變形又屬於彈性小變形範圍，因而對疲勞發生的可（kě）能性認識不足（zú）。其實，壓力容器（qì）頻繁的間歇操作或操作過程中較大的壓力變化、波動；周期性的溫度變化（huà）對（duì）材料的影響（xiǎng）及溫度變化使容器及其部件的膨脹和壓縮受到約束；強迫振動；外（wài）載的變化等等；乃至近20多年來壓力（lì）容器結構趨向大型化，操作（zuò）條件日漸（jiàn）苛刻，安全係數的降低，接（jiē）管、開孔（kǒng）處局部應力的陡增有可能遠超過材料（liào）的屈服強度。除此之外，隨著操作壓力的（de）提（tí）高以及（jí）結構大型化，各種低（dī）合金高強度鋼廣泛被采用，屈強比提（tí）高雖然可以提高（gāo）承載能力，但（dàn）材料塑性儲備及對應力（lì）集中（zhōng）的敏感（gǎn）性和耐疲勞（láo）抗力卻有所降低，容器在製造（zào）過程中容易產生裂紋及其它缺陷，從而增加了疲勞破壞的可能性。根據國內外有關資料統計，壓力（lì）容器失效事故中，疲勞（láo）失效約占30%。對於高壓、超高（gāo）壓容器及管道、管件，雖然設計上認真選材，製造上嚴格檢查，但由於壁厚（hòu）大，應力分（fèn）布不均勻（yún），在（zài）製造和操作運行（háng）中難免出現隱蔽的（de）缺陷，成（chéng）為疲勞的隱患，由於工作壓力較高，疲勞破壞產（chǎn）生的影響比一般壓力容器嚴（yán）重的（de）多，不可忽視。
超（chāo）高壓（yā）容器疲（pí）勞裂紋的特（tè）征。近代科學研究已證實，疲勞破壞的禍首是裂紋，疲勞破壞的過程是：零（構）件在循環載荷作用下，在局部的較高應（yīng）力處（chù），較弱的及（jí）應力較大的晶粒上形成微裂紋，然後（hòu）發展成宏觀（guān）裂紋，裂紋繼續擴（kuò）展，導致疲勞斷裂。
超高壓容（róng）器疲勞裂紋的基本特征是由一個缺陷開始，然（rán）後沿徑向擴展（zhǎn）成長軸平（píng）行於筒體內壁（bì）經線（xiàn）的橢（tuǒ）圓狀。破壞形式可有如下幾種？
一、臨界裂紋深度大於壁厚時，將產生緩慢的斷裂破壞，即（jí）“先漏後破”，這是一（yī）種穩定的裂紋徑向擴展；
二、臨界裂紋深（shēn）度小於（yú）壁厚時，裂紋一旦（dàn）徑向失穩擴展，便以音速的數量級速度傳播，容器將有突（tū）然災難性爆裂的可能；
三，在超高壓管和圓筒的端部密（mì）封處，由於軸向力的作用，有時會在密封部位產生環向裂紋，這種裂紋多出現在靜外（wài）壓（yā）圓（yuán）筒上；
四、外壁采用靜液（yè）壓支撐的圓筒，其裂紋沿半徑方向（xiàng）成40º~50º的傾斜方向擴展。
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