冲击韧性是材料抗脆性破坏的力学性能指标,若材料的工作温度较高,容器的材料和焊接接头不会产生脆性断裂,也就不必提出冲击韧性要求。
一、GB 150中冲击试验的免除规定
GB 150中规定奥氏体钢的使用温度)-1960℃时,可免做冲击试验。GB150中低温容器定义为设计温度<-20℃的碳素钢、低合金钢、双相不锈钢和铁素体不锈钢制容器,以及设计温度<-1960℃的奥氏体不锈钢制容器。低温容器需要进行夏比低温冲击试验。其免除条件为:对于碳素钢和低合金钢制容器,当壳体或其受压元件在“低温低应力工况”下使用,若其设计温度加500℃时于不要求焊后热处理的容器,加40℃-200℃,除另有规定外,不必遵循关于低温容器的规定。“低温低应力工况”系指壳体或其受压元件的设计温度虽然<-200℃,但设计应力依该设计条件下,容器元件实际承受的最大一次总体薄膜和弯曲应办小于或等于钢材标准常温屈服强度的1/6,且不大于50 MPa时的工况。
二、ASME中冲击试验的免除
ASME中奥氏体不锈钢冲击免除条件较GB150更为细致严格,例如设计温度>-196 0C,含碳质量分数0.1%,焊材符合相关标准可不进行等。UHA-51中的规定更为详尽。对于碳素钢和低合金钢,ASME VIA-1中自1989年后取消了低温压力容器的概念,不再以-20 0F C-29 0C)作为是否进行冲击试验的依据。ASME规定,当压力容器满足一定条件时,UG-84中的冲击试验并非强制的,可通过一系列判定进行冲击试验的免除。冲击试验的免除与材料的缺口韧性、材料种类、最小设计金属温度((MDM}、公称厚度及应力等因素的有关。应按以下步骤进行判定:
首先,根据UG-20闺规定,若同时满足下列所有要求,可免除冲击试验。CD仅限于P-Nol的1或2组材料,其按UCS-66(a)定义的厚度,不应超过下面的规定:
(a}对列于图UCS-66曲线A的材料:1/2 in.(13mrr};任夕对列于图UCS-66曲线B;C或D的材料:lin.(25 mrr}。⑦按UG-99 Q}或的或27-4,对完工容器进行液压试验。③设计温度蕊650 0F 0345 0C),)-20 0FC-29 0C)。但受季节大气温度的影响,操作温度偶而<-20 0F C-29℃是允许的。冲击或机械冲击载荷不作为控制性的设计要求现(UG-2)。循环载荷不作为控制性的设计要求(见UG-2)。
第二,通过冲击试验豁免曲线判定冲击试验的免除。冲击试验法则的主要特点是,使用一组冲击试验免除曲线,该曲线根据材料种类和热处理状态、MDMT及对应厚度分成四组,其依据钢材在一定温度区域内呈现韧脆转变这一特性建立起来。
当采用图UCS-66时,在最低设计金属温度和厚度相交点落在对应材料的曲线下方者需做冲击试验。除下面孕和UCS-67对焊缝金属的要求(指标准UG-20闺中的相应规寇外,如最低设计金属温度和厚度的交点落在曲线上方者按本册规则无需做冲击试验。当MDMT为一48℃时,厚度较小的材料不一定需要进行冲击试验;MDMT为48 0C时,厚度较大的材料不一定免除冲击现图力。
第三,通过免做冲击试验的MDMT降低值进一步判定是否免除冲击。上述冲击试验豁免曲线并未考虑受压元件不会在许用压力下满强度工作的实际情况。材料冲击性能除了与温度、公称厚度有关外,还与元件在MDMT下最大设计压力与最大许用压力之比(MAID有关,该比值越低,则越不容易发生脆性破坏。若该比值小于1,则可按照免冲击功的MDMT降低值曲线对MDMT予以降低,若得到的温度低于所要求MDMT,则此材料无需做冲击试验。
当纵坐标>1时,其对应的MDMT降低值可以对元件免做冲击试验的MDMT予以降低。其中to为非蚀态公称厚度,t;为对所有有关载荷基于使用的接头系数在蚀态下所要求的厚度,E为接头系数等于E但不小于0.8。为腐蚀余量(见图3)。http://www.zhsysb.net