压力容器材料力学性能

反应堆压力容器材料需有良好的冲击韧性，以避免水压试验时的脆性破坏和限制运行期间的中子辐照脆化。一般要求材料试样在某一参考无延性转变温度RTNDT时夏比V型缺口试验的Cv 值要大于86J，横向侧膨胀量要大于0.9mm。在工程上，采用SA508-3钢时，往往先定一个温度(10℃，-10℃或-12℃)，要求在该温度下落锤试验不裂，定为RTNDT。再按RTNDT 33℃做夏比V型缺口冲击性能试验，使试样的Cv值达到上述要求。对反应堆压力容器筒身段的材料，还要求Cv曲线的上平台能量，使CvEVS≥130J。

反应堆压力容器材料受能量大于1MeV的快中子辐照后，其金属晶格点阵会出现缺陷，从而使材料的力学性能改变。此时，钢材的强度升高，塑、韧性降低，尤其是韧性降低。如以夏比V型缺口冲击韧性数据来衡量，未辐照和已辐照(快中子注量为1×1019~5×1019n/cm2)的钢材，用TNDT温度升高值ΔTNDT来表征中子辐照后的脆化倾向(见图)。如果ΔTNDT升高从而使TNDT升高，在反应堆压力容器的正常运行温度小于TNDT 33℃时，压力容器就可能产生脆性破坏。所以，在选材时应对制造压力容器的母材和焊接接头(包括焊缝金属及热影响区)的试样事先做辐照试验，以确定ΔTNDT的值。

通过对材料进行疲劳试验，求得疲劳曲线，以验证该曲线不低于规范确定的疲劳曲线。近期，还规定反应堆压力容器材料需满足断裂韧性的要求。即从断裂力学试验中获得的数据应高于规范规定的参考临界应力强度因子(KIR)—温度(T-RTNDT)曲线。其中T为许用KIR的对应温度。

常用的压力容器材料有玻璃钢材料、不锈钢材料以及工程塑料等。目前国际上反渗透水处理用压力容器以玻璃钢类为主，各种大型及重点工程几乎全部采用玻璃钢压力容器。

玻璃钢的材料不同，其性能和价格不同，用户选用时应加以注意。玻璃钢是树脂基复合材料的俗称，主要由基体材料和增强材料两部分组成。常用的增强材料有玻璃纤维无捻粗纱、玻璃布、碳纤维、芳纶纤维等，它是纤维增强复合材料的支撑骨架，决定玻璃钢制品的机械性能，可提高材料的收缩性能、热变形温度、电磁性能、热物理性能等。热固性树脂和热塑性树脂可作为基体材料。常见的热固性树脂有不饱和聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等。常见的热塑性树脂有聚丙烯、尼龙、聚醚砜、聚碳酸酯等。以环氧树脂为基体材料的压力容器是国内外使用较多的。环氧树脂具有优良的粘接性能、固化体积收缩率低、良好的耐腐蚀性能、较好的耐热性能等特点。与聚酯树脂相比，它价格较高，凝胶时间和固化速度的调节较复杂，力学性能较好，固化体积收缩率较低，耐热性较好，成型时气味较小；但工艺性、成型性方面不如聚酯树脂。

本书是《压力容器实用技术丛书》之一。本书紧紧围绕国内外现行压力容器材料标准,对当前压力容器用各种材料作了全面介绍,重点突出了常用材料、新材料的特性和选用原则,可基本满足压力容器行业管理人员及工程技术人员更全面、更深入了解和掌握相关材料知识的需要。本书还通过国内外同类材料的对比,科学全面地反映了我国当前压力容器材料的先进水平,深入分析了我国压力容器材料的发展趋势,对行业内开展国内外压力容器材料的技术交流与合作,具有很好的参考价值。

本书适合压力容器设计、制造、使用方面的工程技术人员查阅和参考。

英文：pressure vessel

工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器：

（1）最高工作压力（Pw）（注1）大于等于0.1Mpa(不含液体静压力,下同);

（2）内直径(非贺形截面指其最大尺寸)大于等于0.15m,且容积(V)(注2)大于等于0.25m3;

（3）盛装介质为气体液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点液体.

压力容器的用途十分广泛。它是[1]在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术的检验。