低温容器设计的防脆性断裂问题

各国压力容器规范允许用以建造压力容器的材料，一般都是所谓的“延性”材料。如《固定式压力容器安全技术监察规程2009》的材料章和GB 150正文的材料章，ASMEⅧ-1压力容器建造规范所引用的材料标准，欧盟PED 97/23/EC附录1的7.5节和EN 13445-2第4节对承压元件的材料要求等都规定了材料的伸长率、断面收缩率及夏比V缺口（CVN）试样冲击吸收功的各项要求。

在正常环境中，延性的材料能随环境的变更（如较低的温度时）而变为脆性。脆性断裂这种破坏型式的特点在于裂纹是以极高的速度进行扩展的，其扩展速度可达声速的1/3。由于脆性断裂往往发生在其破坏应力明显低于屈服极限和预先没有明显变形的情况下，所以它是一种非常危险的破坏型式。

材料的脆性断裂行为与许多因素有关，除了材料本身（主要是指其晶体结构类型，如面心立方晶格或体心立方晶格）及组织结构（诸如材料的成分、显微结构、晶粒大小、杂质分布等）以外，还与材料的受力状况、加载速率、温度、厚度、材料中缺陷的大小（虽然受压元件都经过规范规定的无损检测，但并不说明元件中不再存在任何缺陷）、焊接件是否经过焊后热处理以及环境介质等有关，其中温度是最为重要的因素之一。因此，各国压力容器规范除对所用材料规定了都要遵守的要求外，还对低温下操作的容器或元件另外提出要求。如GB 150附录C的低温压力容器，ASMEⅧ-1中C分卷UCS篇的低温操作（对其他各种材料，必要时也列有低温操作或冲击试验的内容），ASMEⅧ-2之3.11对材料的韧性要求，EN 13445-2附录B防止脆性断裂的要求等。(www.xing528.com)

本章旨在介绍各国压力容器规范对低温下操作容器在材料、结构、制造和检验方面提出的特殊要求。