關(guān)于壓力容器金屬材料力學(xué)

王新惠(黑龍江大慶市建材公司石油石化設(shè)備廠，黑龍江 大慶 163000)

關(guān)于壓力容器金屬材料力學(xué)

王新惠(黑龍江大慶市建材公司石油石化設(shè)備廠，黑龍江 大慶 163000)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的日益增長(zhǎng)，我國(guó)的各類企業(yè)也得到了迅速發(fā)展，如石油化工企業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工業(yè)等等，而在這些企業(yè)中都需要用到壓力容器。壓力容器的主要功能是用于放置氣體或液體，它可以承受一些壓力，因此常被用于儲(chǔ)存運(yùn)輸物品以及作為化學(xué)反應(yīng)的容器，如比較普遍的貯運(yùn)容器、反應(yīng)釜、換熱容器以及分離容器等。壓力容器的廣泛用途使它在當(dāng)今社會(huì)有著很重要的作用，但是，由于壓力容器是密封裝備且需要承受壓力，很容易燃燒爆炸。因此，壓力容器的金屬材質(zhì)要有明確的指標(biāo)，以確保壓力容器的能夠被安全使用。

壓力容器;金屬材料;性能指標(biāo)

在科技發(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)的各類設(shè)施都在不停的完善。壓力容器在生活中有很多的用途，它的本體組成通常是筒體、端蓋、法蘭、加強(qiáng)圈、人孔及接管支座，除本體外，壓力容器還需與安全裝置、表計(jì)等共同使用。壓力容器按用途分類一般課分為四類：化學(xué)反應(yīng)的容器、換熱容器、分離容器以及儲(chǔ)存運(yùn)輸容器。在安全性能方面，壓力容器有很多欠缺，因此，為避免壓力容器可能造成的對(duì)工作人員、設(shè)備等的傷害，世界各國(guó)均設(shè)立了一些專門(mén)的安全監(jiān)檢機(jī)構(gòu)，本文將對(duì)壓力容器金屬材料的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行探討研究。

1 壓力容器金屬材料的強(qiáng)度

1.1 金屬材料的屈服強(qiáng)度

金屬材料的屈服強(qiáng)度是指金屬材料在外力作用下發(fā)生變形時(shí)對(duì)變形抵抗的能力。對(duì)于屈服現(xiàn)象不嚴(yán)重的金屬材料的屈服限度一般為0.2%，此限度被稱為條件屈服強(qiáng)度。如果外力大于百分之零點(diǎn)二，會(huì)破壞材料的零件，并且不能再被修復(fù)，但如果外力小于屈服強(qiáng)度，金屬材料可恢復(fù)原樣。

1.2 金屬材料的抗拉強(qiáng)度

金屬材料的抗拉強(qiáng)度是金屬?gòu)木鶆虻乃苄巫冃蔚骄植康乃苄巫冃蔚囊粋€(gè)臨界值，是金屬材料在受到拉展時(shí)所能承受的最大的拉力，金屬材料的抗拉強(qiáng)度的單位是MPa。金屬材料在所受的拉伸力未超過(guò)所能承受的最大力時(shí)，它的變形在整體上呈現(xiàn)的是均勻的，但當(dāng)所受拉伸力超過(guò)所能承受的最大力時(shí)，它的變形就變得局部化了。如果金屬材料的材質(zhì)是脆性的，它所呈現(xiàn)的就是次金屬材料的抗斷能力。

1.3 金屬材料的持久強(qiáng)度

金屬材料的持久強(qiáng)度是指在一定的外界溫度下受到一段時(shí)間的破壞時(shí)金屬材料所能承受的最大外界力。金屬材料的持久性能也被稱為金屬的持久（長(zhǎng)期）極限。金屬的持久強(qiáng)度是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，它的測(cè)定方法很簡(jiǎn)單，即在一定的溫度下給材料一作用力，測(cè)定它的斷裂時(shí)間。持久強(qiáng)度測(cè)定所得出的材料伸長(zhǎng)率及金屬材料斷面的收縮率，可以得出在一定溫度下金屬材料的長(zhǎng)期塑性，以測(cè)定金屬材料的脆性。金屬材料的持久塑性并不全都是在受力時(shí)間的增加下降低的，因此它沒(méi)有特定的規(guī)律，其數(shù)值也就不能進(jìn)行計(jì)算，也就沒(méi)有具體的規(guī)定指標(biāo)。

1.4 金屬材料的蠕變強(qiáng)度

金屬材料的蠕變強(qiáng)度指的是材料在特定的溫度下受到一作用力后產(chǎn)生的連續(xù)的微小變形。導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生緩慢蠕變的作用力是蠕變應(yīng)力，隨著應(yīng)變力的不斷作用，緩慢的蠕變變形會(huì)逐漸積累，以至變形逐漸擴(kuò)大，最終會(huì)使材料斷開(kāi)，金屬材料的這一現(xiàn)象稱為蠕變斷裂，使之發(fā)生變形的作用力稱為蛻變斷裂應(yīng)力。導(dǎo)致金屬材料的蠕變現(xiàn)象的因素是溫度和應(yīng)力，它們的大小并不都是固定的，也存在變溫和變力。蠕變強(qiáng)度也是需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，它的實(shí)驗(yàn)原理與金屬材料的持久極限相同，同樣是在特定溫度給予一作用力進(jìn)行測(cè)定，但蠕變強(qiáng)度具有一定的規(guī)律，可用曲線加以表示。這一實(shí)驗(yàn)被稱為靜態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)。

2 壓力容器金屬材料的塑性

2.1 金屬材料的延伸率

金屬材料的延伸率是材料本身的性質(zhì)與其所受到的外力無(wú)關(guān)，一般情況下金屬材料的延伸率越高它的塑性就越強(qiáng)。塑性材料一般是指延伸率多余百分之五的金屬材料,其余的稱為脆性材料。金屬材料的延伸率是檢測(cè)其機(jī)械性能的指標(biāo)之一，它能夠更加真實(shí)準(zhǔn)確的反應(yīng)金屬性能。金屬材料的延伸率通常用δ5表示。

2.2 金屬材料的斷面收縮率

斷面收縮率與延伸率相同是反應(yīng)金屬材料的塑性的，且同樣是其值越大，金屬材料的塑性就越好。

2.3 金屬材料的冷彎性能

金屬材料的冷彎性能是指在常溫下材料所能承受的彎曲程度，通常用來(lái)度量常溫下進(jìn)行冷加工時(shí)材料的塑性強(qiáng)弱。金屬材料的彎曲角度α越大代表其冷彎性能越好。

3 金屬材料的韌性

3.1 金屬材料的沖擊韌性

沖擊韌性是指金屬材料對(duì)外界沖擊的承受能力，一般是用沖擊的韌性值及功表示，它們各自的單位為J/cm2和J。金屬材料沖擊韌性不受材料橫截面的大小形狀影響，它同樣可用來(lái)表示金屬材料變脆的傾向。

3.2 金屬材料的斷裂韌性

金屬材料的斷裂韌性是指材料抵抗裂縫擴(kuò)展的一種性能，也是材料所能承受脆性破壞程度的一個(gè)參數(shù)金屬材料斷裂韌性受到材料自身及外界環(huán)境的同時(shí)影響，它的測(cè)試方法通常是用彎曲試樣法以及緊湊拉伸試樣法，即在材料的中間造成一道裂紋，然后對(duì)其進(jìn)行抗彎測(cè)試。

4 結(jié)語(yǔ)

上述內(nèi)容是對(duì)壓力容器金屬材料力學(xué)的基本介紹。由于在進(jìn)行壓力容器的制造過(guò)程中需要很多的知識(shí)及硬性指標(biāo)，因此，它的設(shè)計(jì)過(guò)程十分復(fù)雜。在壓力容器的使用過(guò)程中容易造成一些危害，所以，在其制造過(guò)程中要嚴(yán)格遵循各項(xiàng)指標(biāo)。

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