压力容器爆破实验知识讲解课件.ppt

1、压力容器爆破实验压力容器爆破实验压力容器压力容器整体实验整体实验液压实验气密性实验爆破实验失稳实验检验容器整体质量检验容器整体质量考核材料的力学性能检验容器结构设计的合理性和可靠性考核容器安全储备的大小压力容器爆破实验的目的压力容器爆破实验的目的一、压力容器爆破实验的特点一、压力容器爆破实验的特点模拟试件的爆破模拟试件的爆破实际产品的爆破实际产品的爆破特点特点1、破坏性实验，实验耗费高。、破坏性实验，实验耗费高。2、具有一定的危险性、具有一定的危险性。二、爆破实验的基本原理二、爆破实验的基本原理脆性爆破曲线塑性爆破曲线弹性阶段弹性阶段弹塑性阶段弹塑性阶段应变硬化阶段应变硬化阶段爆破阶段爆破阶段

2、Pb反映容器承压能力的大小反映容器承压能力的大小V反映容器断裂前变形能力的大小反映容器断裂前变形能力的大小“鼓肚鼓肚”现象现象塑性断裂和脆性断裂塑性断裂和脆性断裂 以容器爆破作为失效状态，以爆破以容器爆破作为失效状态，以爆破压力作为设计基准，适当考虑安全系数压力作为设计基准，适当考虑安全系数进行压力容器的设计。进行压力容器的设计。爆破压力的上限值：爆破压力的上限值：Kpbbln32maxKpsbln32min爆破压力的下限值：爆破压力的下限值：Faupel经验爆破压力计算式：经验爆破压力计算式： Kpbssbln232（n=33.2）1234567图3-1 压力容器模拟试件爆破装置图1排气阀；

3、2模拟试件；3透明罩； 4压力表；5计量管；6高压泵；7卸压阀1、用理论公式计算爆破压力、用理论公式计算爆破压力Pb，并选择合适的试压泵并选择合适的试压泵（电动往复式柱塞泵）和压力表。（电动往复式柱塞泵）和压力表。试压泵：每小时送水量为容器容积的试压泵：每小时送水量为容器容积的12倍。倍。压力表：量程为实验压力的压力表：量程为实验压力的1.53倍，精度不低于倍，精度不低于1.5级。级。2、对容器外表面进行外观检查，观察是否存在明显的、对容器外表面进行外观检查，观察是否存在明显的缺陷，测量容器的壁厚（特别是最小壁厚）、外径、长缺陷，测量容器的壁厚（特别是最小壁厚）、外径、长度，算出容器的实际容积

4、（或用称量法）。度，算出容器的实际容积（或用称量法）。1、按要求连接实验装置。按要求连接实验装置。2、容器和管路内气体的排除。、容器和管路内气体的排除。3、从零压开始，逐级缓慢升压至容器爆破，每级稳压、从零压开始，逐级缓慢升压至容器爆破，每级稳压12分钟，同时准确记录每次加入的水量和对应的压力，分钟，同时准确记录每次加入的水量和对应的压力，特别是加压至预计整体屈服压力和爆破压力时，注意加特别是加压至预计整体屈服压力和爆破压力时，注意加水量和对应压力的数据读取要同步。水量和对应压力的数据读取要同步。4、系统卸载，关闭电机和测量仪器。、系统卸载，关闭电机和测量仪器。5、保护断口，并及时进行爆破断口

5、分析。、保护断口，并及时进行爆破断口分析。韧性断裂脆性断裂1、爆破压力和屈服压力的比值，应与强度极爆破压力和屈服压力的比值，应与强度极限和屈服极限的比值相接近。限和屈服极限的比值相接近。SSbbPP即：2、爆破压力应不低于以下公式求得的计算值。爆破压力应不低于以下公式求得的计算值。即：tDtPbb02Pb-实测爆破压力实测爆破压力PS-实测屈服压力实测屈服压力%100VV要求：要求：10%V-爆破压力下容器的容积增量爆破压力下容器的容积增量 V-容器的原容积容器的原容积1实验数据记录、列表。实验数据记录、列表。2根据爆破实验过程记录的数据，正确绘制压力一根据爆破实验过程记录的数据，正确绘制压力

6、一加水量曲线图，确定整体屈服压力和爆破压力。加水量曲线图，确定整体屈服压力和爆破压力。3将测定的容器整体屈服压力和爆破压力与理论计将测定的容器整体屈服压力和爆破压力与理论计算值进行比较。算值进行比较。4计算体积膨胀率。计算体积膨胀率。5观察爆破断口形貌，并初步作出宏观分析。观察爆破断口形貌，并初步作出宏观分析。6对容器爆破实验结果进行分析评定。对容器爆破实验结果进行分析评定。7分析实测时产生误差的原因。分析实测时产生误差的原因。实验报告实验报告2实验指导书实验指导书实验二实验二 压力容器爆破实验压力容器爆破实验一、目的要求一、目的要求1掌握压力容器整体爆破实验的要点、方法及程序。掌握压力容器整

7、体爆破实验的要点、方法及程序。2测定容器整体屈服压力与爆破压力并与理论计算值进行比较。测定容器整体屈服压力与爆破压力并与理论计算值进行比较。3观察爆破断口形貌，并初步作出宏观分析，了解韧性断裂与脆性断裂的观察爆破断口形貌，并初步作出宏观分析，了解韧性断裂与脆性断裂的特征。特征。4对容器爆破实验结果进行分析评定。对容器爆破实验结果进行分析评定。 二、实验装置二、实验装置1实验装置：如图实验装置：如图3-1所示。所示。2 由于容器爆破时具有一定的危险性，所以压力容器整体爆破实验装置必由于容器爆破时具有一定的危险性，所以压力容器整体爆破实验装置必须安全可靠，要有防护措施。要求装置对加水量能进行控制并

8、能准确计量。须安全可靠，要有防护措施。要求装置对加水量能进行控制并能准确计量。压力表精度要求不低于压力表精度要求不低于1.5级。级。1234567图3-1 压力容器模拟试件爆破装置图1排气阀；2模拟试件；3透明罩； 4压力表；5计量管；6高压泵；7卸压阀三、实验原理和实验内容三、实验原理和实验内容1 1实验原理实验原理压力容器爆破实验是压力容器研究、设计、制造中的一种直观性很压力容器爆破实验是压力容器研究、设计、制造中的一种直观性很强的综合实验方法。通过爆破实验可以考核结构材料的各项机械性能、强的综合实验方法。通过爆破实验可以考核结构材料的各项机械性能、结构设计的合理性、可靠性及安全储备和其它

9、方面性能。结构设计的合理性、可靠性及安全储备和其它方面性能。塑性材料制造的压力容器在逐渐增大的载荷作用下，会经历从弹性塑性材料制造的压力容器在逐渐增大的载荷作用下，会经历从弹性变形到塑性变形直至爆破的过程。在已知材料机械性能（屈服极限和强变形到塑性变形直至爆破的过程。在已知材料机械性能（屈服极限和强度极限）的条件下，压力容器在爆破过程中的屈服压力和爆破压力，可度极限）的条件下，压力容器在爆破过程中的屈服压力和爆破压力，可以应用不同失效准则的理论公式进行估算，其中最有代表性的是福贝尔以应用不同失效准则的理论公式进行估算，其中最有代表性的是福贝尔（Faupel）公式，如式（公式，如式（3-1）所示

10、。）所示。 （3-1） 式中式中 容器材料的屈服极限，容器材料的屈服极限， ； 容器材料的强度极限，容器材料的强度极限， ； K容器外径与内径之比。容器外径与内径之比。 Kpbssbln)2(32saMPbaMP2 2实验内容实验内容采用钢制模拟试件或采用小型的工业产品（压力容器），如气瓶等作为采用钢制模拟试件或采用小型的工业产品（压力容器），如气瓶等作为试件进行爆破实验，通过观察容器在由小至大的压力作用下，压力的数值试件进行爆破实验，通过观察容器在由小至大的压力作用下，压力的数值变化和容器的变形、爆破情况，测定屈服压力、爆破压力、体积膨胀率，变化和容器的变形、爆破情况，测定屈服压力、爆破压力

11、、体积膨胀率，并绘制压力并绘制压力加水量关系曲线，观察爆破断口并进行宏观分析。加水量关系曲线，观察爆破断口并进行宏观分析。 四、实验操作步骤四、实验操作步骤1实验前应对容器的内外表面进行宏观检杏，并测定壁厚和外径，找出实验前应对容器的内外表面进行宏观检杏，并测定壁厚和外径，找出壁厚的最小位置处（即可能发生爆破的爆破点）。同时，还要计算出容器壁厚的最小位置处（即可能发生爆破的爆破点）。同时，还要计算出容器的实际容积。的实际容积。2开动高压泵开动高压泵缓慢升压，使容器受力均匀。先升至公称工作压力，打开缓慢升压，使容器受力均匀。先升至公称工作压力，打开容器及管路系统上的排气阀，使其排气卸压，这样反复

12、进行数次，利用压容器及管路系统上的排气阀，使其排气卸压，这样反复进行数次，利用压力把容器内和管路系统内残余的气体排尽，排尽气体后，再从零压开始，力把容器内和管路系统内残余的气体排尽，排尽气体后，再从零压开始，逐级升压，并同时准确记录每次加入的水量和对应的压力。逐级升压，并同时准确记录每次加入的水量和对应的压力。 3当加载至预计整体屈服压力时，此时必须注意要同步。这时要当加载至预计整体屈服压力时，此时必须注意要同步。这时要读取准确的数据可以用加水量来控制，即当加入一定容积的水以后，读取准确的数据可以用加水量来控制，即当加入一定容积的水以后，立即读出压力表所显示的压力值。由于容器出现屈服，此阶段内

13、压立即读出压力表所显示的压力值。由于容器出现屈服，此阶段内压力上升的变化不大。力上升的变化不大。4继续定量加水，当容器过了整体屈服阶段后，压力又开始明显继续定量加水，当容器过了整体屈服阶段后，压力又开始明显上升，此时表明容器已进入材料强化阶段。随着压力缓慢上升，容上升，此时表明容器已进入材料强化阶段。随着压力缓慢上升，容器的塑性变形继续增大，器壁随之减薄，直至丧失承载能力而发生器的塑性变形继续增大，器壁随之减薄，直至丧失承载能力而发生破裂。在此过程中注意准确读取加水量和对应压力的数据。破裂。在此过程中注意准确读取加水量和对应压力的数据。5测量结束后，系统卸载，并关闭电动机及其它测量仪器。测量结

14、束后，系统卸载，并关闭电动机及其它测量仪器。 五、实验注意事项五、实验注意事项1必须提供试件材料的机械性能，并估算试件的整体屈服压力与必须提供试件材料的机械性能，并估算试件的整体屈服压力与爆破压力。爆破压力。2必须在容器上设置排气孔，必须在容器上设置排气孔，设法排尽试件内和管路系统内的气设法排尽试件内和管路系统内的气体。体。 3必须分级加载，缓慢升压，每级稳压必须分级加载，缓慢升压，每级稳压12分钟，并准确记录压力分钟，并准确记录压力和对应的加水（油）量。和对应的加水（油）量。4注意观察压力表的变化，正确地读取整体屈服压力和爆破压力。注意观察压力表的变化，正确地读取整体屈服压力和爆破压力。5容

15、器爆破后应保护好断口，以利分析。要求对断裂面采取防锈保容器爆破后应保护好断口，以利分析。要求对断裂面采取防锈保护，任何时候不能用锉刀锉，更不能用酸洗。护，任何时候不能用锉刀锉，更不能用酸洗。6正确绘制压力正确绘制压力加水量曲线，计算体积膨胀率，注意破裂位置形加水量曲线，计算体积膨胀率，注意破裂位置形状与断口形貌。状与断口形貌。7爆破实验有爆破实验有一定的危险性，所以爆破现场必须有安全防护措施，一定的危险性，所以爆破现场必须有安全防护措施，以保证人身、设备的安全。以保证人身、设备的安全。六、预习要求六、预习要求1实实验前用理论公式估算爆破压力的大小，并选择合适的试压泵和验前用理论公式估算爆破压力

16、的大小，并选择合适的试压泵和压力表。压力表。2熟悉实验原理、实验装置的结构和布置。熟悉实验原理、实验装置的结构和布置。3按实验要求制定实验方案。按实验要求制定实验方案。4估计实验中可能出现的故障及检查和排除的方法。估计实验中可能出现的故障及检查和排除的方法。 七、实验报告要求七、实验报告要求1实验数据记录、列表。实验数据记录、列表。2根据爆破实验过程记录的数据（压力和加水量的对应数值），正确绘根据爆破实验过程记录的数据（压力和加水量的对应数值），正确绘制压力一加水量曲线图，确定整体屈服压力和爆破压力；制压力一加水量曲线图，确定整体屈服压力和爆破压力；3将测定的容器整体屈服压力和爆破压力与理论计

17、算值进行比较；将测定的容器整体屈服压力和爆破压力与理论计算值进行比较；4计算体积膨胀率，体积膨胀率是容器塑性指标好坏的体现，一般规定计算体积膨胀率，体积膨胀率是容器塑性指标好坏的体现，一般规定应大于应大于10为合格。为合格。5观察爆破断口形貌，并初步作出宏观分析；观察爆破断口形貌，并初步作出宏观分析；6对容器爆破实验结果进行分析评定；对容器爆破实验结果进行分析评定；7分析实测时产生误差的原因。分析实测时产生误差的原因。 1、简述电阻应变片的结构和电阻应变法测量应变的基本原理。、简述电阻应变片的结构和电阻应变法测量应变的基本原理。2、应变花主要用在什么场合？两向主应力方向已知时应采用、应变花主要

18、用在什么场合？两向主应力方向已知时应采用单轴应变片还是应变花？单轴应变片还是应变花？3、说明消除温度影响的方法和基本原理（画测量电路）。、说明消除温度影响的方法和基本原理（画测量电路）。4、动态电阻应变仪和静态电阻应变仪有何不同？、动态电阻应变仪和静态电阻应变仪有何不同？5、说明电阻应变法测量薄壁容器应变的步骤和注意事项。、说明电阻应变法测量薄壁容器应变的步骤和注意事项。6、塑性爆破和脆性爆破有何不同？画出各自的爆破曲线形状。、塑性爆破和脆性爆破有何不同？画出各自的爆破曲线形状。7、为什么要求塑性材料压力容器有较大的体积膨胀率？、为什么要求塑性材料压力容器有较大的体积膨胀率？8、简述压力容器爆破实验的步骤和注意事项。、简述压力容器爆破实验的步骤和注意事项。