低温压力容器设计理念的比较

低温压力容器设计理念的比较

1低温界定比拟

结合大量的实践阅历来看，对于压力容器而言，在消失的低温脆断裂开现象前后各个阶段当中都没有或仅仅存在局部区域内特别小的塑性变形表现，但大多不会消失整体构造上的屈服问题。目前，国内外按凡按常规设计的压力容器标准，针对受压元件的低应力脆断问题都做出了相应的规定，在规定当中还对详细的低温界限做出了合理划分。美国现行压力容器标准ASMEVII–1标准当中对低温界限的划分标准为﹣3.0℃以下；日本现行压力容器标准JISB8243标准当中对低温界限的划分标准为﹣10.0℃以下；德国现行压力容器标准AD标准当中对低温界限的划分标准为﹣10.0℃以下；法国现行压力容器标准非直承受压设备设计标准当中对低温界限的划分标准为﹣20.0℃及以下；英国现行压力容器标准BS5500标准当中对低温界限的划分标准为0℃以下。而对于我国而言，结合多年以来的实践阅历证明：在压力容器使用环境温度高于﹣20.0℃的状况时，根据常温标准进展压力容器的选材、设计、制造均是可以保障其安全性的。因此，在现行的GB150-2023标准当中，仍旧根据﹣20.0℃作为低温压力容器的低温界定标准。

2设计理念比拟分析

就当前在压力容器设计领域中最常使用的三类标准：美国ASMEVII–1标准、欧盟EN13445标准、以及我国现行GB150标准作为讨论对象，对其有关低温压力容器设计方面的规定进展比照分析：对于美国ASMEVII–1标准、欧盟EN13445标准而言，在低温压力容器设计中均遵循了与断裂力学相关的原理与方法，通过对材料组别，应力水平，材料厚度，以及元件最低操作温度等相关指标的分析，评估冲击试验的可行性（若可行，则需要进一步分析冲击试验下所对应的温度条件），这明显更加符合钢材脆性断裂下的实际原理。同时，在欧盟EN13445标准当中，还具体给出了建立在断裂力学原理根底之上的分析方法，作为其前两种方法的补充，即针对采纳超标准材料或经过无损检测发觉超标缺陷，常规方法不适用的条件下，可利用后续方法作为补充，因此实际应用价值更加突出。但比照我国现行GB150标准来看，虽然在GB150标准当中也建议通过对材料进展冲击性试验的方式来评估材料冲击韧性，但设计思想还存在肯定的滞后性，与美国ASMEVII–1标准、欧盟EN13445标准中的设计思想还存在肯定的差距。

同时，依据本文以上分析，在我国现行GB150标准当中，对于低合金钢材料低温容器的温度界限划分根据﹣20.0℃标准进展设置，但这种设计理念下并没有考虑到材料厚度以及在材料厚度范围内实际缺陷尺寸等相关因素对低温容器材料冲击韧性造成的影响。为进一步比照三种标准在低温容器设计上存在的差异，以Q345R（16MnR）正火板为例进展分析：依据美国ASMEVII–1标准中的相关规定，对于150.0mm的Q345R（16MnR）正火板来说，即便在温度高于0℃的条件下，仍旧无法真正意义上的避开脆性断裂问题的发生，而20.0mm的Q345R（16MnR）正火板即便应用于﹣35.0℃的条件下也可不必进展低温冲击性试验。但在我国现行GB150标准的要求当中，对于25.0~200.0mm的Q345R（16MnR）正火板，要求必需做0℃或﹣20.0℃条件下的冲击性试验。换句话来说，在材料厚度较大的状况下，若根据我国现行的GB150标准中的要求来进展设计，则除了需要对标准条款进展考虑意外，还需要结合实际状况分析是否需要提高对材料韧性的要求，否则所带来的设计风险是特别巨大的。

而从材料冲击试验温度调整规定的角度上来说，美国ASMEVII–1标准、欧盟EN13445标准中均可采纳元件中的实际薄膜应力与许用应力的比值来推断材料允许使用温度的降低值，而我国现行GB-150标准中对此仅规定了一种低温低应力工况，而在化工容器设计中也的确存在着应力水平虽较低但未低至l/6屈服强度的现象，对此，GB150《压力容器》并未如国外标准一样作出在低温降应力工况下材料冲击试验温度的调整规定，详细规定如表1数据所示，显得较为保守。

3完毕语

对于压力容器而言，在其使用过程当中，常见的裂开有两种表现形式，其一是塑性裂开，其二是脆性裂开。对于本文所讨论的低温压力容器而言，发生率较高的裂开表现形式为脆性裂开。其主要机制是：在拉应力作用之下，受压元件的应力水平低于材料的屈曲强度或者是在较许用应力较低的状况下而消失的突发性裂开现象，通常也将这种裂开现象称之为低应力脆断。由于此种现象有肯定的突发性以及不行预知性特点，故而在发生后可能会产生特别严峻的不良后果。在这一背景之下，对相关标准标准中有关低温压力容器设计理念进展比照有着特别深远的现实意义与价值。