[简答题]导致高压容器脆性破坏的主要因家有哪些？

参考答案: 导致高压容器脆性破坏的主要因素有如下几点。
（l）温度影响
一般而言，材料的断裂韧性随温度的升高而增加，一直试验到很大试样都是如此。例如，试到305mm厚、重1.35t的紧凑一拉伸试样是同样规律。试验还求出了无延性转变温度NDT，在该温度以上断裂韧性急剧增加。当然这种变化趋势随材料的不同而异，并和材料的热处理有关。
实际上，低温下发生脆性破坏的事故不少，称之为低温脆性破坏事故。
（2）缺口的影响
缺口及其端部小面积材料的状态是决定一个构件是否呈脆性状态破坏的重要因家，常见的许多脆性破坏均始于缺口或裂纹的端部。
其原因在于，当受拉伸的构件存在缺口（裂口）时，由于其不连续性，则拉伸应力不可能传到裂纹的横截面，加到裂纹区域的载荷，则被传到裂纹端部的一个小区域内，这样在该处就产生一个高的局部集中应力和应变p当然裂纹愈长，则局部应力和应变越大。
裂纹端部的局部应力随着施加应力增加而增大，很快达到材料的屈服强度，这就会使横截面积缩小口而邻近裂纹面的材料，在拉伸方向是没有应力的，这部分材料将阻止裂纹端部小体积金属的变形，这种约束将产生另外两个方向的二次应力，这就在裂纹端部小体积材料内产生三向拉伸应力，此三向应力状态不允许材料厚度方向产生收缩或变形，即所谓平面应变状态。按照第三强度理论，当三个主应力中最大与最小主应力之差达到材料单向拉伸屈服应力时才产生屈服。而三向拉伸应力状态下最小主应力亦为拉伸应力，因而最大主应力可以超过材料单向拉伸时的屈服应力，亦即由于缺口的存在，于缺口端部小体积材料产生一个三向拉伸应力系统。它提高了屈服应力，同时却降低了延性，故在一定条件下产生脆性破坏。
（3）厚度的影响
缺口端部产生兰向拉伸应力状态的作用，说明了一般结构钢在厚板或厚截面设备时更容易产生脆性断裂的原因。由于比原截面更容易使载荷在厚截面内发展为平面应变状态，因而更容易产生脆性断裂。
厚度影响结构钢断裂韧性的另一个原因，是在钢板生产过程中产生的。一般说来，薄板生产时的压轧量大，轧制温度较低，因而强度指标高。为了使厚板获得相应的强度，往往需要增加硬化元素的含量，此时虽然可以达到类似的强度水平，却同时降低了材料的断裂韧性，这是由于化学成分的变化及轧制变形量等影响材料的晶粒大小、显微组织等综合作用的结果。
（4）加载速率的影响
钢材塑性屈服机理，不仅取决于温度等因素，亦取决于时间，即应变速率。加载速度过高，可导致没有充分的时间，产生正常的过程。当存在缺口条件时，这种影响会显示出加倍的作用。正像构件中应力和应变是局部地强化一样，应变速率也在缺日端部区域内扩大，从而降低了断裂韧性。
应变速率的影响解释了结构钢一旦开始脆性断裂，就很容易产生快速扩展的现象。若裂纹端部小体积金属材料发生断裂，则材料新裂纹的前端立刻受到一个很突然的高应力和高应变，使情况更为恶化，裂纹扩展速度更加增加。这就可能在一瞬间造成整个压力容器的脆性破坏。
（5）显微组织的影响
不同的钢材有不同的显微组织。即使同样的钢板.不同的热处理状态，其显微组织亦不相同，而各种金相组织各有不同的转变温度和断裂韧性值。实验结果发现，随着马氏体回火温度的提高，裂纹扩展速率显著降低。在各种制造过程中，如冷成型、热成型，特别是焊接过程等都会使材料原来的组织发生变化。
（6）残余应力的影响
脆性断裂的产生和扩展所需的能量，可以来自外载荷，亦可能来自结构内部的残余应力，或者两者联合作用。例如，在焊接或火焰切割过程中，被加热部分的扩展受到周围较冷材料的约束.使该部分金属受到压缩，以至屈服后产生塑性变形；冷却时收缩又受到周围材料的反向约束，因而产生残存在内部的拉伸应力系统。当缺口材料已处于脆性状态.残余应力与外加应力叠加，结果在低的外加应力水平下即产生脆性断裂，甚至在完全没有外加应力，仅仅由于残余应力的作用就会产生脆性破坏。