高压容器寿命分析

摘要： 文中对一高压容器长期服役后产生的裂纹缺陷进行了原因分析，通过断裂力学观点，对其继续使用寿命进行了评估，给出了不满足一个检验周期的结论。并对缺陷的消除处理和修复后的使用提出了建议。

Abstract： In this paper， the crack defects caused by long-term service of a high pressure vessel are analyzed. Through fracture mechanics， its later service life was evaluated. It is concluded that its service life can not meet a test cycle. The suggestions for the elimination of defects and the use after the repair are put forward.

关键词： 高压容器；裂纹；疲劳寿命

Key words： high pressure vessel；crack；fatigue life

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）24-0199-02

0 引言

通常压力容器如反应器、塔设备、换热器、球型贮罐、高压蓄势器等在我国石油化工、冶金、能源、气体制造和运输等行业广泛应用。压力容器是按我国设计规范GB150[1]，即：常规设计理论薄膜应力来设计制造。把材料看成理想均匀、没有缺陷的连续体，而实际当中材料内部不可避免的存在夹渣、夹层、微裂纹等缺陷。这些缺陷在特定的工况下，如高温、高压、振动、应力循环等条件下长期服役，材料中的缺陷就会产生变化，形成开裂，其扩展后将会引发爆炸，极大危及人民生命财产安全。据国家质检总局2012年的不完全统计，已注册使用的压力容器近二百万台。使用过程中需要进行定期检验。对定期检验中发现的缺陷，通过断裂力学分析方法，对缺陷运行的压力容器进行寿命评估。准确预测缺陷变化情况，及时做好消除缺陷和修复处理的工作，消除安全隐患，延长其使用寿命，提高设备使用价值，确保使用安全。

1 基本情况和缺陷

①某高压阀门厂阀门试验用高压容器2005年出厂安装使用。直径为D=500mm，壁厚为t=16mm，承受内压P=15MPa，介质为空气，材料为15MnVNR，其屈服强度为σs=450MPa（GB150），断裂韧性KIC=1075N/mm1.5，裂纹扩展速率为C=2×10-14（K）4mm/次[2]。该容器为圆柱形，每日升压、卸压一次，卸压后容器内压力为0.3MPa。

②在2015年的定期检验中经清理打磨后发现筒节上有一长2c=8mm，深a=2mm的纵向表面裂纹，该高压容器是否能安全使用成为需要解决的问题。