摘要：椭圆形封头是承压设备的关键零件,广泛应用于石油、化工和核电等行业,椭圆形封头的设计对保证承压设备的安全可靠性和经济性具有重要作用。基于中国标准GB/T 150和JB 4732、美国规范ASME BPVCⅢ.1-NE、N-284、Ⅷ-1、Ⅷ-2和欧盟标准EN 13445,比较研究了它们的内压椭圆形封头设计方法。结果表明:美国和欧盟规范标准均采用基于失效模式的设计方法,而中国标准仍采用基于最大应力和极限压力的强度设计方法,并未给出防止局部屈曲失效的设计公式,不利于超大直径超薄椭圆形封头的设计;JB 4732的设计结果偏保守,经济性差;现有设计方法在理论上均未考虑材料应变硬化和大变形的双重影响。为此建议修订中国标准的内压椭圆形封头设计方法:综合考虑材料应变硬化和大变形的影响,建立基于失效模式的设计方法。

摘要：广泛用于大容积无缝高压储氢容器制造的铬钼钢4130X,在高压氢环境下面临着因高压氢脆引起的力学性能劣化现象,对4130X储氢容器的安全运行产生极大威胁。课题组利用研发的高压氢环境材料耐久性试验装置,对4130X在50 MPa氢环境下的疲劳裂纹扩展速率和断裂韧度开展试验研究。结果表明:相比于空气下,4130X在50 MPa氢环境下的疲劳裂纹扩展速率加快了约10~16倍,断裂韧度降低了约71.1%。4130X储氢容器的疲劳设计应考虑高压氢脆对材料断裂力学性能的劣化作用。