一种低温预应力内压内加热压力容器

摘要

一种低温预应力内压内加热压力容器，其技术特征是：利用压力容器内、外壁存在的壁温差，使压力容器器壁内产生温差应力，温差高于使压力容器内壁面产生屈服的温差，因而温差应力使压力容器形成近内壁面部分为塑性区、近外壁面部分为弹性区的结构。保持该温差一定时间使温差应力稳定后消除该温差，压力容器因此获得近内壁面部分主要为压应力、近外壁面部分主要为拉应力的残余应力。该残余应力抵消一部分操作应力，从而降低和均化压力容器器壁中的应力、提高其承载能力与安全性。

主权项

一种低温预应力内压内加热压力容器，其特征是：对压力容器筒壁进行如下处理，使其存在温差残余应力，形成部分材料为塑性、部分材料为弹性的结构，具体措施是：对压力容器内壁面进行加热，或对压力容器外壁面进行冷却，或同时对压力容器内壁面进行加热，而对外壁面进行冷却，使其内、外壁面存在温差而产生温差应力；温差超过一次屈服温差，即超过压力容器内壁面刚刚进入屈服的温差，而低于二次屈服温差，即低于压力容器外壁面刚刚进入屈服的温差，因而温差应力使压力容器靠近内壁部分为屈服区或塑性区，靠近外壁部分为弹性区，容器处于内层为塑性、外层为弹性的弹塑性状态；保持温差一定时间使温差应力达到稳定后消除温差，压力容器内层材料由于已屈服而不能恢复原状，而外层材料为弹性状态力图恢复原状，因而使压力容器获得内层为压应力、外层为拉应力的残余应力，这种残余应力也称为温差预应力；所述压力容器工作时的总应力为温差预应力与机械应力相叠加，所述机械应力指压力容器工作压力p所产生的应力，所述压力容器工作压力p为内压；所述压力容器内壁面半径为r_i、外壁面半径为r_o，内壁面温度为t_i、外壁面温度为t_o，温差dt=t_i‑t_o，t_i>t_o，称为内加热；所述一次屈服温差为dt_c1，，所述二次屈服温差为dt_c2，，其中E为容器材料的弹性模量、a为容器材料的热膨胀系数、u为容器材料的泊松比、s_y为容器材料的屈服强度、k为容器的径比，k=r_o/r_i。