超高壓自增強是一種特殊的物理工藝,通過多承壓部件的內壁施以適當的壓力,使得內壁產生塑性變形。
通常,增加容器壁厚在一定程度上可以提高容器的承載能力。但對于高壓、超高壓容器,隨著工作壓力的提高,無限增加壁厚,會使得容器壁上的應力分布更加不均勻。而且,當容器內的工作壓力大于0.58σs時,增加壁厚并不能避免內壁的屈服。另外,壁厚的增加無疑增加了材料的消耗和加工的困難。所以,提高高壓及超高壓容器彈性承載能力和立即有效的方法就是使器壁產生預應力。
自增強就是在圓筒內壁施加很高的壓力,使內壁屈服,產生徑向擴大的殘余變形,然后卸除壓力。此時,由于外層材料的彈性收縮,使已經塑性變形的內層材料在彈性恢復后產生壓縮應力,獲得殘余壓應力的方法。
自增強工藝過程一般是以外壁應變為控制變量,對應用于每一周向應變,即可預示圓筒塑性變形的程度,確定對應的彈塑性界面半徑。
自增強容器的優點是施加工作內壓后,應力最大的內壁的應力降低,應力分布變得均勻,全部應力維持在彈性范圍內,彈性操作范圍擴大,彈性承載能力提高。
自增強容器的另一個突出優點是,內壁存在壓縮殘余應力,操作時將使內壁平均應力降低,疲勞強度顯著提高。
自增強技術已成為超高壓容器設計的一種重要的方法。 作為一種壓力處理技術,自增強也可用于一般壓力容器的制造。其目的是,由于彈性承載能力的提高,可以減薄器壁厚度,節約材料;或用強度較低的材料替代使用,降低產品生產成本。 |