杭俊

摘要：在壓力容器的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)應(yīng)對(duì)脆性斷裂問(wèn)題進(jìn)行全面的分析，研究新的制造方法，明確實(shí)際生產(chǎn)要求，制定完善的質(zhì)量管理方案，避免發(fā)生斷裂事故，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。本文就壓力容器設(shè)計(jì)制造中脆性斷裂問(wèn)題的控制策略開(kāi)展探究與分析。

關(guān)鍵詞：壓力容器;脆性斷裂;控制策略

在壓力容器的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生脆性斷裂，這嚴(yán)重影響了容器的制造質(zhì)量和使用安全。因此，在未來(lái)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)壓力容器設(shè)計(jì)制造的要求，建立完善的脆性斷裂分析機(jī)制，創(chuàng)新設(shè)計(jì)制造形式，確保采用合理的控制方法，處理和解決相關(guān)問(wèn)題，提高壓力容器的制造效果，達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量管理目的。

一、壓力容器脆性斷裂產(chǎn)生條件分析

（一）壓力容器存在缺口

由于缺口處應(yīng)力作用下的問(wèn)題，壓力容器容易出現(xiàn)脆性斷裂。對(duì)于一些壓力容器，最大應(yīng)力和最大切應(yīng)力將導(dǎo)致其受到一定的影響，在最大切應(yīng)力的情況下，壓力容器容易出現(xiàn)變形，在塑性變形期間，裂紋中的能量被吸收，裂紋不斷擴(kuò)展，導(dǎo)致出現(xiàn)脆性斷裂。因此，切應(yīng)力的大小與容器裂紋區(qū)域在應(yīng)力作用下的軟硬程度有關(guān)。在比值小的情況下，塑性變形會(huì)減少，在比值大的情況下，塑性變形很容易發(fā)生脆性斷裂。因此，應(yīng)該壓力容器進(jìn)行應(yīng)力分析，以確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（二）環(huán)境與介質(zhì)因素影響

通常用于壓力容器的材料是高強(qiáng)度鋼，這種材料在氫氣作用下容易出現(xiàn)脆化，危險(xiǎn)系數(shù)極高。一般來(lái)說(shuō)，氫脆化高強(qiáng)度鋼的溫度在零下101攝氏度到100攝氏度之間，在一些特殊媒介的影響下，許多材料將出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕和嚴(yán)重的脆性斷裂[1]。同時(shí)，壓力容器的脆性斷裂與玻璃和聚合物的強(qiáng)度直接相關(guān)。例如，PMMA 的抗拉強(qiáng)度在接觸酒精后會(huì)逐漸減少，這將導(dǎo)致壓力容器在應(yīng)力的影響下出現(xiàn)脆性斷裂，嚴(yán)重影響其使用價(jià)值。

二、壓力容器脆性斷裂的評(píng)價(jià)措施

（一）缺口沖擊試驗(yàn)

脆性可以通過(guò)缺口沖擊試驗(yàn)分析法進(jìn)行分析。根據(jù)能量標(biāo)準(zhǔn)和斷裂標(biāo)準(zhǔn)，合理分析試驗(yàn)期過(guò)程中的溫度等因素，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)和設(shè)計(jì)情況，明確相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，合理研究材料的切口韌性，獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，保證材料滿足實(shí)際發(fā)展需要。如圖1為缺口沖擊試驗(yàn)機(jī)。

（二）爆炸脹裂試驗(yàn)

可對(duì)壓力容器進(jìn)行爆炸脹裂試驗(yàn)，明確斷裂后結(jié)構(gòu)的脹裂情況。在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制溫度范圍，主要是因?yàn)樵跉鉁厣仙那闆r下，會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。因此，應(yīng)合理控制相關(guān)問(wèn)題，以便通過(guò)先進(jìn)的試驗(yàn)方法確定壓力容器設(shè)計(jì)和制造結(jié)構(gòu)的類型，確保在嚴(yán)格的管理和控制之下進(jìn)行生產(chǎn)。

三、壓力容器脆性斷裂的控制措施

（一）完善設(shè)計(jì)方案

為保證結(jié)構(gòu)材料的合理性，采用科學(xué)的方法選用容器材料，提高焊接材料的強(qiáng)度，保證其性能符合有關(guān)規(guī)定。在綜合分析過(guò)程中，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)類型和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，明確造價(jià)因素和事故因素，探討技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。在此期間，可以購(gòu)買(mǎi)性能良好的切口韌性材料，以確保結(jié)構(gòu)材料的使用價(jià)值得到提高。在購(gòu)買(mǎi)焊接材料時(shí)，應(yīng)保證焊接條的質(zhì)量符合有關(guān)規(guī)定，可以使用低氫型焊接條，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接[2]。同時(shí)，要分析焊條與金屬之間的兼容性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)切口韌性問(wèn)題，采取有效措施解決問(wèn)題，以提高材料的質(zhì)量。為保證壓力容器生產(chǎn)使用的原料材料符合有關(guān)規(guī)定，企業(yè)可采用試驗(yàn)方法對(duì)原料材料進(jìn)行評(píng)定，確定原料切口韌性，滿足設(shè)計(jì)和生產(chǎn)要求。

（二）合理使用焊接技術(shù)

為避免壓力容器出現(xiàn)脆性斷裂情況，可采用埋弧焊技術(shù)進(jìn)行焊接，通過(guò)多層次的焊接，改善切口的韌性，以提高結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量[3]。此外，也可采用氣體保護(hù)焊接技術(shù)進(jìn)行作業(yè)，主要是將氬氣或氫氣與二氧化碳融合，以更好地焊接結(jié)構(gòu)和提高壓力容器的抗脆性斷裂能力，以滿足當(dāng)前的實(shí)際生產(chǎn)要求。

（三）加強(qiáng)殘余應(yīng)力的控制

作業(yè)人員應(yīng)采取有效措施消除殘余應(yīng)力，確保容器的制造水平得到提高。 一般情況下，焊接的殘余應(yīng)力會(huì)降低壓力容器的抗脆性斷裂能力，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量。在容器制造過(guò)程中有很多方法可以消除殘余應(yīng)力，如機(jī)械應(yīng)力釋放、溫度拉伸等。如果制造商要使用焊接后的余熱來(lái)消除殘余應(yīng)力，則應(yīng)仔細(xì)分析焊接結(jié)構(gòu)的切口韌性，以確保消除殘余應(yīng)力的效果，避免影響切口韌性。例如，使用CR-M 焊條對(duì)金屬進(jìn)行焊接處理，可以有效地增強(qiáng)接口的韌性，達(dá)到良好的處理效果。但在熱處理75kg/m2高強(qiáng)度鋼期間，切口韌性將會(huì)降低，殘余應(yīng)力消除效果不能得到保證。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在壓力容器的制造過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生脆性斷裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了其制造效率，不能保證實(shí)際工作效果。因此，在今后的發(fā)展中，相關(guān)制造企業(yè)應(yīng)采用科學(xué)的試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，采用適宜的焊接技術(shù)，逐步提高壓力容器的抗脆斷能力。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：江蘇洪流化工機(jī)械有限公司）