压力容器爆破实验教学内容.ppt

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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韧性断裂和脆性断裂韧性断裂和脆性断裂爆破失效设计准则爆破失效设计准则爆破失效设计准则爆破失效设计准则 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Faupel爆破压力公式爆破压力公式爆破压力的上限值：爆破压力的上限值：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： （n=3~3.2）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、爆破实验装置三、爆破实验装置三、爆破实验装置三、爆破实验装置南京工业大学爆破实验台南京工业大学爆破实验台南京工业大学爆破实验台南京工业大学爆破实验台四、爆破实验程序四、爆破实验程序————实验前的准备实验前的准备实验前的准备实验前的准备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1~2倍压力表：量程为实验压力的压力表：量程为实验压力的1.5~3倍，精度不低于倍，精度不低于1.5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（或用称量法）。

度，算出容器的实际容积（或用称量法）四、爆破实验程序四、爆破实验程序————实验过程实验过程实验过程实验过程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1~2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分析保护断口，并及时进行爆破断口分析五、爆破断口分析五、爆破断口分析裂口方位裂口方位韧性断裂脆性断裂断口形貌断口形貌五、爆破断口分析五、爆破断口分析————断口特征三要素断口特征三要素断口特征三要素断口特征三要素五、爆破断口分析五、爆破断口分析六、爆破实验结果评定六、爆破实验结果评定爆破压力评定爆破压力评定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：Pb----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体积膨胀率体积膨胀率要求：要求：ηη＞＞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安全裕度安全裕度要求容器的实验爆破压力不低要求容器的实验爆破压力不低于容器设计压力的三倍于容器设计压力的三倍爆破断口爆破断口1 1 1 1、断口应发生在筒体正常部位，并具有韧性、断口应发生在筒体正常部位，并具有韧性、断口应发生在筒体正常部位，并具有韧性、断口应发生在筒体正常部位，并具有韧性断裂特征，即断口上应有明显的剪切唇断裂特征，即断口上应有明显的剪切唇断裂特征，即断口上应有明显的剪切唇断裂特征，即断口上应有明显的剪切唇2 2 2 2、若容器破裂时产生碎片，或爆破口发生在、若容器破裂时产生碎片，或爆破口发生在、若容器破裂时产生碎片，或爆破口发生在、若容器破裂时产生碎片，或爆破口发生在封头上、纵焊缝、环焊缝及其熔合线上，则实封头上、纵焊缝、环焊缝及其熔合线上，则实封头上、纵焊缝、环焊缝及其熔合线上，则实封头上、纵焊缝、环焊缝及其熔合线上，则实验为不合格。

验为不合格验为不合格验为不合格实验报告要求实验报告要求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，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．．观观察察爆爆破破断断口口形形貌貌，，并并初初步步作作出出宏宏观观分分析析，，了了解解韧韧性性断断裂裂与与脆脆性性断断裂裂的的特征。

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2．． 由由于于容容器器爆爆破破时时具具有有一一定定的的危危险险性性，，所所以以压压力力容容器器整整体体爆爆破破实实验验装装置置必必须安全可靠，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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．实验原理压压力力容容器器爆爆破破实实验验是是压压力力容容器器研研究究、、设设计计、、制制造造中中的的一一种种直直观观性性很很强强的的综综合合实实验验方方法法通通过过爆爆破破实实验验可可以以考考核核结结构构材材料料的的各各项项机机械械性性能能、、结构设计的合理性、可靠性及安全储备和其它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塑性性材材料料制制造造的的压压力力容容器器在在逐逐渐渐增增大大的的载载荷荷作作用用下下，，会会经经历历从从弹弹性性变变形形到到塑塑性性变变形形直直至至爆爆破破的的过过程程。

在在已已知知材材料料机机械械性性能能（（屈屈服服极极限限和和强强度度极极限限））的的条条件件下下，，压压力力容容器器在在爆爆破破过过程程中中的的屈屈服服压压力力和和爆爆破破压压力力，，可可以以应应用用不不同同失失效效准准则则的的理理论论公公式式进进行行估估算算，，其其中中最最有有代代表表性性的的是是福福贝贝尔尔（（Faupel））公式，如式（公式，如式（3-1）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 2 2．实验内容．实验内容采采用用钢钢制制模模拟拟试试件件或或采采用用小小型型的的工工业业产产品品（（压压力力容容器器）），，如如气气瓶瓶等等作作为为试试件件进进行行爆爆破破实实验验，，通通过过观观察察容容器器在在由由小小至至大大的的压压力力作作用用下下，，压压力力的的数数值值变变化化和和容容器器的的变变形形、、爆爆破破情情况况，，测测定定屈屈服服压压力力、、爆爆破破压压力力、、体体积积膨膨胀胀率率，，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．．实实验验前前应应对对容容器器的的内内外外表表面面进进行行宏宏观观检检杏杏，，并并测测定定壁壁厚厚和和外外径径，，找找出出壁壁厚厚的的最最小小位位置置处处（（即即可可能能发发生生爆爆破破的的爆爆破破点点））同同时时，，还还要要计计算算出出容容器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．．当当加加载载至至预预计计整整体体屈屈服服压压力力时时，，此此时时必必须须注注意意要要同同步步这这时时要要读读取取准准确确的的数数据据可可以以用用加加水水量量来来控控制制，，即即当当加加入入一一定定容容积积的的水水以以后后，，立立即即读读出出压压力力表表所所显显示示的的压压力力值值。

由由于于容容器器出出现现屈屈服服，，此此阶阶段段内内压压力上升的变化不大力上升的变化不大4．．继继续续定定量量加加水水，，当当容容器器过过了了整整体体屈屈服服阶阶段段后后，，压压力力又又开开始始明明显显上上升升，，此此时时表表明明容容器器已已进进入入材材料料强强化化阶阶段段随随着着压压力力缓缓慢慢上上升升，，容容器器的的塑塑性性变变形形继继续续增增大大，，器器壁壁随随之之减减薄薄，，直直至至丧丧失失承承载载能能力力而而发发生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．．必必须须提提供供试试件件材材料料的的机机械械性性能能，，并并估估算算试试件件的的整整体体屈屈服服压压力力与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 3．．必必须须分分级级加加载载，，缓缓慢慢升升压压，，每每级级稳稳压压1～～2分分钟钟，，并并准准确确记记录录压压力力和对应的加水（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．．容容器器爆爆破破后后应应保保护护好好断断口口，，以以利利分分析析要要求求对对断断裂裂面面采采取取防防锈锈保保护，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．．正正确确绘绘制制压压力力—加加水水量量曲曲线线，，计计算算体体积积膨膨胀胀率率，，注注意意破破裂裂位位置置形形状与断口形貌状与断口形貌7．．爆爆破破实实验验有有一一定定的的危危险险性性，，所所以以爆爆破破现现场场必必须须有有安安全全防防护护措措施施，，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．．实实验验前前用用理理论论公公式式估估算算爆爆破破压压力力的的大大小小，，并并选选择择合合适适的的试试压压泵泵和和压力表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．．根根据据爆爆破破实实验验过过程程记记录录的的数数据据（（压压力力和和加加水水量量的的对对应应数数值值）），，正正确确绘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．．计计算算体体积积膨膨胀胀率率，，体体积积膨膨胀胀率率是是容容器器塑塑性性指指标标好好坏坏的的体体现现，，一一般般规规定定应大于应大于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 测验题测验题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结束结束。