Для химических контейнеров, работающих при температуре ползучести и выше, критерии отказа отличаются от обычных сосудов под давлением, и обычно рассматриваются две формы отказа:

Первый - это чрезмерная деформация из - за ползучести, приводящая к отказу части, для которой должно быть установлено допустимое количество деформации в пределах проектного срока службы;

Во - вторых, трещины, вызванные тем, что материал достигает срока службы при разрушении при ползучести при постоянном напряжении, должны определяться соответствующими значениями прочности в зависимости от проектного срока службы тары и ограничивать рабочее напряжение ниже прочности.

i) Обычная конструкция высокотемпературных сосудов под давлением

Идея обычного дизайна заключается в ограничении максимального основного напряжения в важных частях. В наших нормах для двух вышеуказанных форм отказа предусмотрен метод установки допустимых напряжений при высоких температурах.

61548 (1) Критерий деформации в соответствии с ограничением деформации после 100000h не более 1% (0,01), из данных ползучести, чтобы найти скорость изменения напряжения:

Когда напряжение, называется прочность ползучести материала, кодовое название S10 - 7. Температура данных испытаний на ползучесть должна быть такой же, как и рабочая температура контейнера.

В этот момент допустимое напряжение является:В формуле коэффициент безопасности nn = 1.0.

2) Критерий разрушения основан на прочности 100000h, что гарантирует, что материал не сломается после работы lO5h. Долговременная прочность lO5h обозначается как s105, допустимое напряжение:

В формуле коэффициент безопасности ND составляет 1,5 - 1,6. Разрешенное напряжение, которое фактически спроектировано, имеет наименьшее значение для обоих значений.

Можно было бы обсудить, что для сосудов под давлением и трубопроводов небольшие деформации практически не препятствуют; Кроме того, количество деформации L% также кажется слишком ограниченным.

Таким образом, в последние годы британские нормы отменили конструкцию, основанную на критериях деформации. В некоторых странах нормы не были отменены лишь из - за сохранения традиционной практики.

Во всем мире широко признается, что реальная опасность для высокотемпературных сосудов под давлением заключается в разрыве при ползучести.

С другой стороны, проектный срок службы 105ч является недостаточным для некоторых важных устройств. Современное химическое, нефтяное, энергетическое и другое оборудование имеет тенденцию к масштабированию, размер становится все больше и больше, стоимость оборудования высока, требуется длительный срок службы.

Во многих странах котельная промышленность установила проектный срок службы 20 лет или 2x105h, и атомные электростанции, как правило, выше. Проблема, связанная с этой тенденцией, заключается в отсутствии данных о ползучести, потому что проведение испытаний на ползучесть и долговечность является дорогостоящим и длительным процессом, а надежность методов экстраполяции данных всегда требует определенного количества данных в реальном времени.

Накопление данных о ползучести требует широкого международного сотрудничества, которое осуществляется уже несколько лет.

(2) Идеи анализа и проектирования высокотемпературных сосудов под давлением

Американская спецификация ASME VIII - 1 - это обычная конструкция, которая включает в себя конструкцию высокотемпературного сосуда под давлением, в котором конкретная обработка основана на пределе ползучести или прочности, когда рабочая температура превышает температуру ползучести при допустимом напряжении материала.

ASME VIII - 2 представляет собой аналитическую конструкцию, в которой четко указано, что сосуды под давлением, не содержащие ползучести, не применяются и что они ограничены температурой ползучести при заданном допустимом напряжении.

ASME III идентичен ASME VIII - 2, но в практическом применении возникает проблема, что некоторые ядерные реакторы работают выше температуры ползучести. С этой целью в конце 1970 - х годов ASME подготовила « Нормативный случай N - 47), который послужил основой для аналитического проектирования высокотемпературных сосудов под давлением, и ожидает, что основной текст ASME III будет составлен через несколько лет после его использования.

N - 47 также применяется к неядерным сосудам под давлением. Современные крупногабаритные реакторы гидрогенизации в нефтехимической и углехимической промышленности, строго говоря, также должны относиться к основному оборудованию, спроектированному на основе анализа,

Аналитическое проектирование высокотемпературных сосудов под давлением связано со многими теоретическими и практическими эмпирическими проблемами, а также с более тщательными испытаниями свойств материала. Упоминаются лишь некоторые важные соображения:

(1) Метод расчета ползучести должен учитывать, что компоненты тары всегда находятся в состоянии многонаправленного напряжения, а базовые данные о ползучести получены при одностороннем растяжении [c = f (T, s, t)].

Выбор подходящего эквивалентного напряжения потока, позволяющего использовать базовые данные, является первым вопросом, который необходимо решить в анализе напряжений.

Во - вторых, многонаправленное напряжение в реальном элементе часто изменяется или неравномерно распределяется по толщине, и деформация ползучести в разных точках со временем различна, что приводит к « перераспределению напряжений ползучести».

- Короче говоря, нужно не только изучать начальное распределение напряжений, но и анализировать историю напряжений.

(2) Оценка срока службы при разрушении при ползучести, как использовать данные об напряжении - сроке службы при одностороннем растяжении при многонаправленном напряжении, является нерешенной проблемой в научных исследованиях, и дизайнер должен выбрать разумную гипотезу. Кроме того, как указано в предыдущем пункте, следует учитывать влияние истории напряжений на продолжительность жизни, т.е. принять соответствующий закон кумулятивной продолжительности жизни.

(3) Взаимодействие ползучести и усталости Когда высокотемпературный сосуд под давлением требует конструкции усталости, необходимо учитывать взаимодействие ползучести и усталости. Этот эффект различен для разных материалов и связан с уровнем напряжения, амплитудой напряжения, скоростью изменения напряжения и другими факторами. В этом случае требуется достаточное количество экспериментальных данных и учитывается, как можно связать образец одностороннего натяжения с многонаправленным напряженным состоянием фактической структуры.

(4) Проблема релаксации болтовое соединение высокотемпературной тары должно быть релаксационным анализом. При первоначальной установке переменные напряжения и напряжения являются определенными, и это напряжение является упругой деформацией. Во время работы переменная общего напряжения остается неизменной, и из - за отношения ползучести деформация ползучести шаг за шагом заменяет эластичную деформацию, так что напряжение в болте будет снижаться. Должны быть приняты меры для того, чтобы герметичность оставалась непроницаемой или чтобы были рассчитаны временные интервалы для периодического повторного натяжения болтов.

Выше кратко излагаются некоторые из проектов, которые следует рассмотреть, и для того, чтобы действительно иметь аналитический дизайн, требуется довольно углубленное тематическое обучение и исследования.