應(yīng)力腐蝕環(huán)境下壓力容器大開(kāi)孔的計(jì)算方法分析

艾 波,謝育輝,任相軍

(中國(guó)石油華東設(shè)計(jì)院有限公司,山東青島 266071)

為了滿(mǎn)足工藝與操作要求，壓力容器上通常會(huì)有各種規(guī)格的開(kāi)孔。在壓力容器上開(kāi)孔會(huì)削弱其承載能力，并產(chǎn)生一定程度的應(yīng)力集中，這就要求對(duì)開(kāi)孔處加以補(bǔ)強(qiáng)。

對(duì)壓力容器而言，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是破壞性和危險(xiǎn)性非常大的一種腐蝕開(kāi)裂形式，是引起壓力容器失效的主要原因之一[1]。本文分析了不同大開(kāi)孔計(jì)算方法，從計(jì)算原理出發(fā)結(jié)合對(duì)比計(jì)算結(jié)果，對(duì)應(yīng)力腐蝕環(huán)境下大開(kāi)孔計(jì)算方法的選擇以及安全系數(shù)的確定提出了建議。

1 應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕是指金屬在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下引起破壞，常發(fā)生于應(yīng)力較高的部位。在應(yīng)力腐蝕環(huán)境下，當(dāng)受壓元件所受的拉伸應(yīng)力超過(guò)臨界應(yīng)力時(shí)就會(huì)發(fā)生腐蝕斷裂。壓力容器結(jié)構(gòu)不連續(xù)部位處往往會(huì)存在應(yīng)力集中，導(dǎo)致局部處在較高的應(yīng)力水平，從而加大了應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)[2]。由于應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂往往沿著壁厚方向發(fā)展難以監(jiān)測(cè)，因此一旦開(kāi)裂其危害性較大。

在合理選材、制造的前提下，要想控制應(yīng)力腐蝕的發(fā)生，一個(gè)重要的方法就是降低結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平，減小應(yīng)力集中。因此，在設(shè)計(jì)用于應(yīng)力腐蝕條件下的壓力容器時(shí)，需要注意采取相應(yīng)的措施降低結(jié)構(gòu)整體的應(yīng)力水平，并盡量使應(yīng)力分布均勻，避免局部應(yīng)力過(guò)大[3]。而壓力容器開(kāi)孔處往往是比較典型的應(yīng)力集中部位,尤其是大開(kāi)孔，由于開(kāi)孔尺寸較大，應(yīng)力集中更明顯。……