压力容器爆破实验.docx

压力容器爆破实验压力容器爆破实验一、实验目的1观察高压容器爆破经过的弹性、屈从、强化和破裂等阶段。2测定容器整体屈从压力与爆破压力并与理论计算值进行比拟。3观察破口形状，分析开裂经过。二、基本原理及实验内容一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。通过爆破实验能够考核构造材料的各项机械性能、构造设计的合理性、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步增大的载荷作用下，会经历从弹性变形到塑性变形直至爆破的经过。1屈从压力值的理论计算：1屈从压力2213KKpss-=2全始屈从压力材料为理想弹塑性Kpssoln32=2爆破压力值的理论计算：承受内压的高压筒体，其爆破压力计算方法有如下几种：1Faupel公式：Kpbssbln)2(32-=2中径公式：112=-=KKpbb3最大主应力理论bbKKp)11(22+-=4最大线应变理论bbKKp)4.03.11(22+-=5最大剪应力理论bbKKp)21(22-=6最大变形能理论bbKKp)31(22-=在已知材料机械性能屈从极限和强度极限的条件下，压力容器在爆破经过中的屈从压力和爆破压力，能够应用不同失效准则的理论公式进行估算，采用最有代表性的是福贝尔Faupel公式，如式3-1所示。3-1式中s容器材料的屈从极限，MPa；b容器材料的强度极限，MPa；K容器外径与内径之比。3爆破试验原理经过：塑性材料制造的压力容器的爆破经过如图一所示，在弹性变形阶段OA线段，器壁应力较小，产生弹性变形，内压与容积变化量成正比，随着压力的增大，应力和变形不断增加；到A点时容器内外表开场屈从，与A点对应的压力为初始屈服压力sp；在弹塑性变形阶段AC线段，随着内压的继续提高，材料从内壁向外壁屈从，此时，一方面因塑性变形而使材料强化导致承压能力提高，另一图1压力与流量变化的关系Kpbssbln)2(32-=方面因厚度不断减小而使承压能力下降，但材料强化作用大于厚度减小作用，到C点时两种作用已接近，C点对应的压力是容器所能承受的最大压力，称为塑性垮塌压力；在爆破阶段CD线段，容积忽然急剧增大，使容器继续膨胀所需要的压力也相应减小，压力降落到D点，容器爆炸，D点所对应的压力为爆破压力p。b二实验内容采用钢制模拟试件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，测定屈从压力、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。三、实验装置与流程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。LI101-储油罐液位、LT101-计量管液位传感器、PI101-实验压力表、PT101-实验压力传感器；HV001-手动调压阀、HV0101-储油罐放空阀、HV0102-储油罐加料阀、HV0103-储油罐出口阀、HV0104-计量管出口阀、HV0105-泄压阀1、HV0106-泄压阀2、HV0107-调压阀、HV0108-试件放空阀、HV0109-回油阀。2仪表控制面板图2-3仪表控制板四、实验步骤及注意事项一实验步骤：1实验前应对容器的内外外表进行宏观检杏，并确定壁厚和外径，找出壁厚的最小位置处即可能发生爆破的爆破点。同时，还要测出容器的实际容积。2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，在实验软件上点击“开场实验按钮，再从零压开场，逐级升压，软件会自动记录数据，并同时准确记录每次参加的水量和对应的压力。3当加载至估计整体屈从压力时，此时必须注意要同步。这时要读取准确的数据能够用加水量来控制，即当参加一定容积的水以后，立即读出压力表所显示的压力值。由于容器出现屈从，此阶段内压力上升的变化不大。4继续定量加水，当容器过了整体屈从阶段后，压力又开场明显上升，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。在此经过中注意准确读取加水量和对应压力的数据。5测量结束后，在实验软件上点击“停止实验按钮，并且打开泄压阀系统压力卸载，并关闭电动机及其它测量仪器，打开回收发，把液压油回收到储油罐中。二注意事项：1必须提供试件材料的机械性能，并估算试件的整体屈从压力与爆破压力。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12分钟，并准确记录压力和对应的加水油量。4注意观察压力表的变化，正确地读取整体屈从压力和爆破压力。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。五、实验报告1实验数据记录、列表。2根据爆破实验经过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，确定整体屈从压力和爆破压力；3将测定的容器整体屈从压力和爆破压力与理论计算值进行比拟；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；六、考虑题分析实测时产生误差的原因？