试压泵

压力容器试压泵爆破实验

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

一、压力容器爆破实验的特点

二、爆破实验的基本原理

Pb——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

“鼓肚”现象

 

塑性断裂和脆性断裂

韧性断裂和脆性断裂

爆破失效设计准则

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

进行压力容器的设计。

Faupel爆破压力公式

三、爆破实验装置

爆破实验台

四、爆破实验程序

——实验前的准备

四、爆破实验程序

——实验过程

1、按要求连接实验装置。

2、容器和管路内气体的排除。

3、从零压开始，试压泵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，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。

4、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。

五、爆破断口分析

裂口方位

断口形貌

五、爆破断口分析

——断口特征三要素

五、爆破断口分析

六、爆破实验结果评定

爆破压力评定

体积膨胀率

要求：η＞10%

△V-----爆破压力下容器的容积增量

   V-----容器的原容积

安全裕度

要求容器的试压泵实验爆破压力不低

于容器设计压力的三倍

爆破断口

1、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。

2、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，则实验为不合格。

实验报告要求

实验报告

实验指导书

实验二 压力容器爆破实验

 

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。

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。

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特征。

4．对容器爆破实验结果进行分析评定。

二、实验装置

1．实验装置：如图3-1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1.5级。

 

三、实验原理和实验内容

 

1．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（3-1）所示。

 

                                            （3-1）

式中       ——容器材料的屈服极限，    ；

                 ——容器材料的强度极限，    ；

              K——容器外径与内径之比。

2．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，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。

 

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。

2．开动试压泵缓慢升压，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。

3．当试压泵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，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。

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。

 

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爆破压力。

2．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体。

3．必须分级加载，缓慢升压，每级稳压1～2分钟，并准确记录试压泵压力和对应的加水（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。

5．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。

6．正确绘制压力—加水量曲线，计算体积膨胀率，注意破裂位置形状与断口形貌。

7．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，以保证人身、设备的安全。

 

六、预习要求

1．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压力表。

2．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。

4．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

 

1．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；

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，一般规定应大于10％为合格。

5．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；

7．分析实测时产生误差的原因。