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压力容器金属材料力学研究

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摘要:随着我国经济水平的日益增长,我国的各类企业也得到了迅速发展,如石油化工企业、能源工业、科研和军工业等等,而在这些企业中都需要用到压力容器。压力容器的主要功能是用于放置气体或液体,它可以承受一些压力,因此常被用于储存运输物品以及作为化学反应的容器,如比较普遍的贮运容器、反应釜、换热容器以及分离容器等。压力容器的广泛用途使它在当今社会有着很重要的作用,但是,由于压力容器是密封装备且需要承受压力,很容易燃烧爆炸。因此,压力容器的金属材质要有明确的指标,以确保压力容器的能够被安全使用。

关键词:压力容器;金属材料;性能指标

在科技发展的推动下,我国的各类设施都在不停的完善。压力容器在生活中有很多的用途,它的本体组成通常是筒体、端盖、法兰、加强圈、人孔及接管支座,除本体外,压力容器还需与安全装置、表计等共同使用。压力容器按用途分类一般课分为四类:化学反应的容器、换热容器、分离容器以及储存运输容器。在安全性能方面,压力容器有很多欠缺,因此,为避免压力容器可能造成的对工作人员、设备等的伤害,世界各国均设立了一些专门的安全监检机构,本文将对压力容器金属材料的各项指标进行探讨研究。

1压力容器金属材料的强度

1.1金属材料的屈服强度

金属材料的屈服强度是指金属材料在外力作用下发生变形时对变形抵抗的能力。对于屈服现象不严重的金属材料的屈服限度一般为0.2%,此限度被称为条件屈服强度。如果外力大于百分之零点二,会破坏材料的零件,并且不能再被修复,但如果外力小于屈服强度,金属材料可恢复原样。

1.2金属材料的抗拉强度

金属材料的抗拉强度是金属从均匀的塑形变形到局部的塑形变形的一个临界值,是金属材料在受到拉展时所能承受的最大的拉力,金属材料的抗拉强度的单位是MPa。金属材料在所受的拉伸力未超过所能承受的最大力时,它的变形在整体上呈现的是均匀的,但当所受拉伸力超过所能承受的最大力时,它的变形就变得局部化了。如果金属材料的材质是脆性的,它所呈现的就是次金属材料的抗断能力。

1.3金属材料的持久强度

金属材料的持久强度是指在一定的外界温度下受到一段时间的破坏时金属材料所能承受的最大外界力。金属材料的持久性能也被称为金属的持久(长期)极限。金属的持久强度是经过实验测定的,它的测定方法很简单,即在一定的温度下给材料一作用力,测定它的断裂时间。持久强度测定所得出的材料伸长率及金属材料断面的收缩率,可以得出在一定温度下金属材料的长期塑性,以测定金属材料的脆性。金属材料的持久塑性并不全都是在受力时间的增加下降低的,因此它没有特定的规律,其数值也就不能进行计算,也就没有具体的规定指标。

1.4金属材料的蠕变强度

金属材料的蠕变强度指的是材料在特定的温度下受到一作用力后产生的连续的微小变形。导致金属材料产生缓慢蠕变的作用力是蠕变应力,随着应变力的不断作用,缓慢的蠕变变形会逐渐积累,以至变形逐渐扩大,最终会使材料断开,金属材料的这一现象称为蠕变断裂,使之发生变形的作用力称为蜕变断裂应力。导致金属材料的蠕变现象的因素是温度和应力,它们的大小并不都是固定的,也存在变温和变力。蠕变强度也是需要进行实验测定的,它的实验原理与金属材料的持久极限相同,同样是在特定温度给予一作用力进行测定,但蠕变强度具有一定的规律,可用曲线加以表示。这一实验被称为静态蠕变试验。

2压力容器金属材料的塑性

2.1金属材料的延伸率

金属材料的延伸率是材料本身的性质与其所受到的外力无关,一般情况下金属材料的延伸率越高它的塑性就越强。塑性材料一般是指延伸率多余百分之五的金属材料,其余的称为脆性材料。金属材料的延伸率是检测其机械性能的指标之一,它能够更加真实准确的反应金属性能。金属材料的延伸率通常用δ5表示。

2.2金属材料的断面收缩率

断面收缩率与延伸率相同是反应金属材料的塑性的,且同样是其值越大,金属材料的塑性就越好。

2.3金属材料的冷弯性能

金属材料的冷弯性能是指在常温下材料所能承受的弯曲程度,通常用来度量常温下进行冷加工时材料的塑性强弱。金属材料的弯曲角度α越大代表其冷弯性能越好。

3金属材料的韧性

3.1金属材料的冲击韧性

冲击韧性是指金属材料对外界冲击的承受能力,一般是用冲击的韧性值及功表示,它们各自的单位为J/cm2和J。金属材料冲击韧性不受材料横截面的大小形状影响,它同样可用来表示金属材料变脆的倾向。

3.2金属材料的断裂韧性

金属材料的断裂韧性是指材料抵抗裂缝扩展的一种性能,也是材料所能承受脆性破坏程度的一个参数金属材料断裂韧性受到材料自身及外界环境的同时影响,它的测试方法通常是用弯曲试样法以及紧凑拉伸试样法,即在材料的中间造成一道裂纹,然后对其进行抗弯测试。

4结语

上述内容是对压力容器金属材料力学的基本介绍。由于在进行压力容器的制造过程中需要很多的知识及硬性指标,因此,它的设计过程十分复杂。在压力容器的使用过程中容易造成一些危害,所以,在其制造过程中要严格遵循各项指标。

参考文献:

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[6]杜永勤.实芯焊丝在有色金属容器制造中的应用[J].金属加工(热加工),2015,(08):28-31.

作者:王新惠 单位:黑龙江大庆市建材公司石油石化设备厂

压力容器金属材料力学研究责任编辑:张雨    阅读:人次