§3-3 环境对压力容器用钢性能的影响
主 要 教 学 内 容 1、温度 2、介质 3、加载速率 授课方式 讲授 自学 1、了解温度对压力容器用钢性能的影响 2、掌握介质对压力容器用钢性能的影响 3、了解加载速率对压力容器用钢性能的影响 1、 温度对压力容器用钢性能的影响 2、 介质对压力容器用钢性能的影响 思考题 授课时数 1 教学目的和要求 教学重点和难点 课外作业
一、 温度
1、 短期静载下温度对钢材力学性能的影响 （1）低温变脆现象 （2）脆性转变温度
2、 高温、长期静载下钢材的性能 （1）蠕变现象 （2）蠕变曲线
（3）蠕变极限与持久强度 3、 高温下材料性能的劣化 二、 介质
1、 腐蚀的类型 （1）电化学腐蚀
指金属在电解质中，由于各部位电位不同，造成微电池，在电子交换过程中产生电流，作为负极的金属被逐渐溶解的一种腐蚀 （2）化学腐蚀
指金属在干燥气体或无电解质存在的环境中，受物质的直接作用，作用过程中不产生电流，而腐蚀的产物直接生成在反应的表面区域。
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● 晶间腐蚀
晶间腐蚀是一种常见的局部腐蚀，腐蚀是沿晶粒边界和它的邻 近区域产生和发展，而晶粒本身的腐蚀则很轻微。
引起晶间腐蚀的环境有电解质溶液、过热水蒸气、高温水和熔融金属等。晶 间腐蚀必须在腐蚀环境中，并且晶界物质的物理化学状态与晶粒本体不同时， 才能产生。 ● 小孔腐蚀
又称孔蚀,腐蚀集中在金属表面的局部地区的小孔上，小孔腐蚀可以使金属材料穿孔破坏，而重量丢失却往往很少，因此也是一种破坏性大的局部性腐蚀。
孔蚀常发生在静滞的液体中，提高流速就可减轻小孔腐蚀，此外，在不锈钢中增加钼的含量和尽量降低介质中的氯离子、碘离子的含量，均可有效地减少小孔腐蚀。
● 缝隙腐蚀
换热管与管板连接处、法兰的连接面等缝隙处，如果介质处于停滞状态引起浓度增加，就会加速这些缝内金属材料的腐蚀，这种腐蚀被称为缝隙腐蚀。
为了尽量避免缝隙腐蚀，在压力容器的结构设计中，常采取措施避免或减少缝隙形成，如避免介质的流动死角或死区，要使液体做到能完全排净；采用胀焊并用，减少管子和管板间的间隙等。 （3）应力腐蚀
是金属材料在拉伸应力和特定腐蚀介质的共同作用下导致韧性材料迅速开裂和发生早期破坏的现象。 零件寿命要短于应力或腐蚀环境单独作用时的寿命，破坏时的应力水平较低，往往没有明显预兆，断裂是突发性的，因而很难预防，是一种危险性很大的破坏形式。 ① 应力腐蚀的特征： a．拉伸应力
b．特定合金和介质的组合
c．一般为延迟脆性断裂 ② 预防应力腐蚀的措施: a. 合理选择材料
b.减少或消除残余拉应力
c. 改善介质条件
d.涂层保护
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三、 载荷形式 （1）加载速率 （2）疲劳破坏
①疲劳破环的特征 ②防止疲劳破坏的措施 四、材料性质劣化
①石墨化 ②回火脆化
§3-4压力容器材料选择
主 要 教 学 内 容 1、压力容器用钢的基本要求 2、选择压力容器钢材应考虑的因素 3、压力容器选材的基本原则 授课方式 授课时数 讲授 0.5 教学目的和要求 1、了解压力容器用钢的基本要求 2、了解选择压力容器钢材应考虑的因素 3、了解压力容器选材的基本原则 压力容器选材的基本原则 思考题 教学重点和难点 课外作业
一、压力容器用钢的基本要求 1、化学成分（C、P、S等）
2、力学性能（强度、钢度、塑性、韧性等）
3、制造工艺性能（机加工性能、压力加工性能、焊接性能、铸造性能、热处理性能等）二、选择压力容器钢材应考虑的因素 （1）材料的性能
①分析构件的工作条件，确定构件应具有的使用性能。 ②通过失效分析，确定构件的主要使用性能。
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③从构件主要使用性能要求出发，提出对材料使用性能的要求。 （2）材料的加工工艺性能 （3）材料的经济性
（4）材料的选择应符合规范标准的要求 三、选择压力容器材料的原则
（1）综合考虑各种因素 选择压力容器用钢，应综合考虑容器的结构、环境条件和制造工艺，以及材料的力学性能、焊接性能、冷热加工性能。
（2）符合规范标准要求，使用范围应符合材料生产国相应规范和标准的规定。 （3）强度和塑性、韧性的合理匹配 提高材料强度。
（4）合理利用材料性能。
补充：压力容器的失效形式
3、压力容器应力分析(Stress Analyses of pressure vessel)
3.1 回转薄壳应力分析(Stress Analyses of thin shell of revolution )
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3.2回转薄壳的几何要素
(1)回转壳体(thin shell of revolution)
(2)轴对称问题(axially symmetric shell)
常见容器壳体的一个重要几何特征是其中面由一条平面曲线或直线绕同平面内的轴线回转而成，这种壳体称为“回转壳”。显然，这类壳体的几何形状是轴成对称的。容器通常承受轴对称载荷作用，所谓轴对称载荷就是指壳体任一横截面上的载荷对称于回转轴,但是沿轴线方向的载荷可以按照任意规律变化，例如均匀的气体压力或液体静压力等。如果支承容器的边界也对称于轴线，则壳体因外载荷作用而引起的内力和变形也必定轴对称的。分析这种容器壳体的应力和变形问题，称为回转壳的轴对称问题。本节仅对回转壳的轴对称问题进行讨论。
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