承压容器高温应力与大变形爆破压力分析
摘要
基于低碳钢和合金钢高温材料物理性能数据,应用弹塑性力学理论研究了温度对材料性能的影响和高温环境下压力容器结构应力、应变计算问题.针对率硬化材料给出了同时考虑热应力和塑性大应变时的压力容器承压极限.研究结果表明温度对材料物理和力学性能,以及结构应力应变分布具有重要影响,特别是当温度超过300℃后,其影响程度更高,材料性能对温度变化更敏感。高温环境极大程度地降低了压力容器的结构完整安全性。给出了不同温度下压力容器最大压力计算方法和公式,针对率硬化材料给出了爆破压力估算公式。基于压力容器不同部位的温度和受力情况,可以根据最大压力位置估计最可能失效发生点。文中所属研究方法和结果为压力容器在高温工况下的结构完整性评价和安全设计提供了一些依据。应用本文分析方法和BWR压力容器典型结构与相应的材料高温性能数据,对福岛核电事故过程做了初步探析。