初始裂纹对超高压容器疲劳寿命的影响研究*

高耀东,王壮壮,郭忠亮

(内蒙古科技大学 机械工程学院,内蒙古 包头 014010)

0 引 言

随着现代工业的高速发展,高压容器在各行各业已得到了广泛应用。

作为一种需要承受一定压强,进行贮存、运输或反应的密闭容器,其工作介质往往具有易燃、易爆、有毒或腐蚀性的特性;同时,其工作条件苛刻,经常伴随着高温、高压、高真空等环境,所以其使用的安全性一直是所有企业工作的重点[1,2]。据统计,20世纪60年代以来我国的压力容器破坏事故中,有62%是由疲劳裂纹引起的[3],所以压力容器的设计、制造和维护检测有着极高的要求[4],其能否安全运行不仅关系着工业生产的经济效益,更关系着人民的生命财产安全。

近几年,许多学者对压力容器表面裂纹进行了不断的分析研究。靖维飞等人[5]针对超高压容器表面的裂纹缺陷,采用有限元仿真方法对其进行了寿命分析,其研究结果认为,内表面裂纹在尺寸较小时就会对容器的疲劳寿命产生较大的影响。毛志辉[6]、涂思浩[7]等人对不同压力容器的内部表面裂纹缺陷疲劳寿命进行了分析,从分析结果可以看出,初始裂纹尺寸对整体疲劳寿命的影响较大。常磊等人[8]对不同服役周期下表面裂纹的临界尺寸进行了研究,从其结果可以看出,深度尺寸的变化要明显大于长度。张洋洋等人[9]对压力容器上的表面裂纹进行了不同长短轴比的初始裂纹扩展仿真研究,其研究结果表明,在裂纹扩展中深度方向的速率要大于长度方向。……