在壓力元件中,圓柱形筒體、球罐(或球形頭)、橢圓形頭、碟形頭、球冠頭、錐形頭和膨脹節(jié)對應的殼體分別是圓柱形殼體、球殼、橢圓形殼體、球冠+環(huán)形殼體、球冠、錐殼和環(huán)形板+環(huán)形殼體。平蓋(或平頭)、環(huán)形板、法蘭、管板等受壓元件分別對應于圓形板、環(huán)形板(外半徑與內半徑之差大于10倍的板厚)、環(huán)(外半徑與內半徑之差小于10倍的板厚)和彈性基礎圓形板。
以上7種殼體和4種板材可組合成各種壓力容器結構形式,加上密封元件、支架、安全附件等,形成一個完整的壓力容器。
壓力容器的失效是損傷積累到一定程度,容器的強度、剛度或功能不能滿足使用要求的狀態(tài)。那么損傷是怎么產生的呢?其實損傷是一個過程,容器在外部機械力、介質環(huán)境、熱作用等單獨或共同作用下,材料性能下降、結構不連續(xù)或承載能力下降,這便是損傷。發(fā)生損傷后不一定失效,而發(fā)生失效則一定存在損傷。
失效模式是壓力容器的設計基礎,設計方法(準則)要針對失效模式,壓力容器設計的一步就應該是確定容器有可能發(fā)生的失效模式;對于第III類壓力容器,設計時還要求出具包括主要失效模式、風險控制等內容的風險評估報告。另外對壓力容器檢驗結果的評價,也是建立在失效模式的基礎上。
壓力容器的無損檢測法
在現有的加工制造技術中,我們將利用聲、光、磁和電等特性,在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下,檢測其是否存在缺陷,并給出缺陷的大小、位置、性質和數量等信息,由此,進行判定被檢對象的技術狀態(tài),即是否合格、剩余壽命等的技術工作稱為壓力容器的無損檢測法。
常用的壓力容器的無損檢測法包括:漏磁場檢測、射線檢測、超聲檢測等。
漏磁場檢測原理:鐵磁性材料在磁化后內部產生很強的磁感應強度,磁力線密度增加幾百倍到幾千倍,如果材料中存在不連續(xù)(主要包括缺陷造成的不連續(xù)性和結構、形狀、材質等原因造成的不連續(xù)性),磁力線會發(fā)生畸變,部分磁力線就有可能溢出材料表面,從空間穿過,形成漏磁場,漏磁場的局部磁能夠吸引鐵磁物質。
射線檢測:眾所周知,X射線和γ射線具有很強的穿透能力,照在物體上時,僅僅會有一部分能量被物體吸收掉,大部分可以透過物體,該測試正是利用這一特性,即到達膠片上射線的量的差異,形成黑白不同的影像。密度高的地方,射線被吸收的多,照片上呈白影。反之,密度低的地方,射線被吸收的少,照片上呈黑影。通常X射線檢測厚度較小的壓力容器,用γ射線檢測人體不能進入的多層包扎的壓力容器和球形的壓力容器。
超聲檢測:在不連續(xù)缺陷的尖部產生波形的轉換,當它轉換后產生衍射波,這個衍射波覆蓋了較大的角度范圍,那么衍射波就會檢測出所存在的缺陷,記錄信號的飛越時間就可以測量出缺陷的高度,那么就可以對缺陷就行定量,缺陷尺寸通常是被定義為衍射信號的飛越時間差,信號波幅與缺陷定量沒關系。