王新惠(黑龍江大慶市建材公司石油石化設備廠，黑龍江 大慶 163000)

關于壓力容器金屬材料力學

王新惠(黑龍江大慶市建材公司石油石化設備廠，黑龍江 大慶 163000)

隨著我國經濟水平的日益增長，我國的各類企業(yè)也得到了迅速發(fā)展，如石油化工企業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工業(yè)等等，而在這些企業(yè)中都需要用到壓力容器。壓力容器的主要功能是用于放置氣體或液體，它可以承受一些壓力，因此常被用于儲存運輸物品以及作為化學反應的容器，如比較普遍的貯運容器、反應釜、換熱容器以及分離容器等。壓力容器的廣泛用途使它在當今社會有著很重要的作用，但是，由于壓力容器是密封裝備且需要承受壓力，很容易燃燒爆炸。因此，壓力容器的金屬材質要有明確的指標，以確保壓力容器的能夠被安全使用。

壓力容器;金屬材料;性能指標

在科技發(fā)展的推動下，我國的各類設施都在不停的完善。壓力容器在生活中有很多的用途，它的本體組成通常是筒體、端蓋、法蘭、加強圈、人孔及接管支座，除本體外，壓力容器還需與安全裝置、表計等共同使用。壓力容器按用途分類一般課分為四類：化學反應的容器、換熱容器、分離容器以及儲存運輸容器。在安全性能方面，壓力容器有很多欠缺，因此，為避免壓力容器可能造成的對工作人員、設備等的傷害，世界各國均設立了一些專門的安全監(jiān)檢機構，本文將對壓力容器金屬材料的各項指標進行探討研究。

1 壓力容器金屬材料的強度

1.1 金屬材料的屈服強度

金屬材料的屈服強度是指金屬材料在外力作用下發(fā)生變形時對變形抵抗的能力。對于屈服現(xiàn)象不嚴重的金屬材料的屈服限度一般為0.2%，此限度被稱為條件屈服強度。如果外力大于百分之零點二，會破壞材料的零件，并且不能再被修復，但如果外力小于屈服強度，金屬材料可恢復原樣。

1.2 金屬材料的抗拉強度

金屬材料的抗拉強度是金屬從均勻的塑形變形到局部的塑形變形的一個臨界值，是金屬材料在受到拉展時所能承受的最大的拉力，金屬材料的抗拉強度的單位是MPa。金屬材料在所受的拉伸力未超過所能承受的最大力時，它的變形在整體上呈現(xiàn)的是均勻的，但當所受拉伸力超過所能承受的最大力時，它的變形就變得局部化了。如果金屬材料的材質是脆性的，它所呈現(xiàn)的就是次金屬材料的抗斷能力。

1.3 金屬材料的持久強度

金屬材料的持久強度是指在一定的外界溫度下受到一段時間的破壞時金屬材料所能承受的最大外界力。金屬材料的持久性能也被稱為金屬的持久（長期）極限。金屬的持久強度是經過實驗測定的，它的測定方法很簡單，即在一定的溫度下給材料一作用力，測定它的斷裂時間。持久強度測定所得出的材料伸長率及金屬材料斷面的收縮率，可以得出在一定溫度下金屬材料的長期塑性，以測定金屬材料的脆性。金屬材料的持久塑性并不全都是在受力時間的增加下降低的，因此它沒有特定的規(guī)律，其數(shù)值也就不能進行計算，也就沒有具體的規(guī)定指標。

1.4 金屬材料的蠕變強度

金屬材料的蠕變強度指的是材料在特定的溫度下受到一作用力后產生的連續(xù)的微小變形。導致金屬材料產生緩慢蠕變的作用力是蠕變應力，隨著應變力的不斷作用，緩慢的蠕變變形會逐漸積累，以至變形逐漸擴大，最終會使材料斷開，金屬材料的這一現(xiàn)象稱為蠕變斷裂，使之發(fā)生變形的作用力稱為蛻變斷裂應力。導致金屬材料的蠕變現(xiàn)象的因素是溫度和應力，它們的大小并不都是固定的，也存在變溫和變力。蠕變強度也是需要進行實驗測定的，它的實驗原理與金屬材料的持久極限相同，同樣是在特定溫度給予一作用力進行測定，但蠕變強度具有一定的規(guī)律，可用曲線加以表示。這一實驗被稱為靜態(tài)蠕變試驗。

2 壓力容器金屬材料的塑性

2.1 金屬材料的延伸率

金屬材料的延伸率是材料本身的性質與其所受到的外力無關，一般情況下金屬材料的延伸率越高它的塑性就越強。塑性材料一般是指延伸率多余百分之五的金屬材料,其余的稱為脆性材料。金屬材料的延伸率是檢測其機械性能的指標之一，它能夠更加真實準確的反應金屬性能。金屬材料的延伸率通常用δ5表示。

2.2 金屬材料的斷面收縮率

斷面收縮率與延伸率相同是反應金屬材料的塑性的，且同樣是其值越大，金屬材料的塑性就越好。

2.3 金屬材料的冷彎性能

金屬材料的冷彎性能是指在常溫下材料所能承受的彎曲程度，通常用來度量常溫下進行冷加工時材料的塑性強弱。金屬材料的彎曲角度α越大代表其冷彎性能越好。

3 金屬材料的韌性

3.1 金屬材料的沖擊韌性

沖擊韌性是指金屬材料對外界沖擊的承受能力，一般是用沖擊的韌性值及功表示，它們各自的單位為J/cm2和J。金屬材料沖擊韌性不受材料橫截面的大小形狀影響，它同樣可用來表示金屬材料變脆的傾向。

3.2 金屬材料的斷裂韌性

金屬材料的斷裂韌性是指材料抵抗裂縫擴展的一種性能，也是材料所能承受脆性破壞程度的一個參數(shù)金屬材料斷裂韌性受到材料自身及外界環(huán)境的同時影響，它的測試方法通常是用彎曲試樣法以及緊湊拉伸試樣法，即在材料的中間造成一道裂紋，然后對其進行抗彎測試。

4 結語

上述內容是對壓力容器金屬材料力學的基本介紹。由于在進行壓力容器的制造過程中需要很多的知識及硬性指標，因此，它的設計過程十分復雜。在壓力容器的使用過程中容易造成一些危害，所以，在其制造過程中要嚴格遵循各項指標。

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