第一章 绪论 1
1.1疲劳断裂事故与工程断裂力学的应用 1
1.2在役设备现状与疲劳断裂控制的意义 2
1.3疲劳断裂控制设计思想 3
1.4设备安全诊断技术的基本思路 4
1.5现代压力容器安全工程学 6
第二章 超高压容器用钢材 8
2.1引言 8
2.2超高压容器用钢的基本性能 8
2.2.1化学成分 9
2.2.2常规力学性能 10
2.2.3疲劳强度 13
2.2.4回火脆化和时效脆化 14
2.2.5高温性能 16
2.3超高压容器用钢的生产工艺 17
2.3.1冶炼 17
2.3.2热加工 19
2.3.3热处理 19
2.4超高压容器用钢 20
2.4.1材料选择原则 20
2.4.2 30CrNiMo8钢的力学性能 23
2.4.3 AISI4340（40CrNi2Mo）钢的力学性能 31
2.4.4 G4335V钢的力学性能 32
2.4.5 30CrNiMo8钢与AISI4340钢、G4335V钢的对比与分析 34
2.5设计选材注意事项 36
第三章 超高压厚壁容器应力分析及强度计算 37
3.1厚壁圆筒应力分析 37
3.1.1平衡方程 37
3.1.2几何方程 38
3.1.3应力计算 39
3.1.4径向位移 43
3.1.5厚壁圆筒的温差应力 44
3.1.6在工作内压与温差作用下的筒壁应力 47
3.2厚壁圆筒的强度计算 48
3.2.1弹性失效准则及其强度计算式 48
3.2.2塑性失效准则及其强度计算式 51
3.2.3爆破失效准则及其强度计算式 53
3.3自增强技术及自增强容器的应力分析与计算 54
3.3.1自增强技术 54
3.3.2自增强处理压力的计算 55
3.3.3自增强压力引起的筒壁应力和应变 57
3.3.4部分塑性圆筒的残余应力 60
3.3.5完全塑性圆筒的残余应力 61
3.3.6自增强处理的反向屈服 62
3.3.7包辛格效应的影响 63
3.3.8最佳自增强度的选择 64
3.4双向幂硬化材料模型的自增强理论 66
3.4.1自增强理论模型建立 67
3.4.2实际筒体的自增强实验 74
3.4.3分析与结论 74
3.5自增强理论模型优化方法和实用软件研究 76
3.5.1各种模型适用性分析 77
3.5.2自增强优化模型及自增强技术软件开发 79
3.6厚壁圆筒再次自增强残余应力的计算 81
3.6.1再次自增强的计算 81
3.6.2实验数据与计算结果的比较 83
3.6.3结论 84
3.7自增强容器的设计步骤 84
第四章 自增强超高压厚壁管残余应力衰减规律 86
4.1自增强厚壁管残余应力松弛的原因、特点与机理 86
4.1.1残余应力松弛的原因 86
4.1.2残余应力松弛的特点 87
4.1.3残余应力松弛的机理 88
4.2自增强反应管残余应力松弛试验 92
4.2.1内压循环残余应力松弛试验 93
4.2.2稳态温度场残余应力松弛试验 96
4.2.3自增强筒在交变内压及稳态温度场共同作用下的残余应力松弛试验 98
4.2.4分解反应短时异常超温对自增强管残余应力损伤的影响 100
4.3工程上在役反应器自增强管残余应力衰减的测定实例 101
4.4设计注意事项 104
第五章 超高压容器的疲劳 105
5.1概述 105
5.1.1疲劳破坏的特点 105
5.1.2疲劳的分类 106
5.1.3交变载荷特性 106
5.2金属材料的疲劳特性 108
5.2.1金属材料的拉伸特性 108
5.2.2循环应力—应变下的材料特性 108
5.2.3循环应力—应变曲线 110
5.2.4无缺陷试件疲劳裂纹起因 111
5.3疲劳曲线 112
5.3.1高周疲劳曲线的基本特性——持久极限 113
5.3.2低周疲劳曲线的基本特性——应变疲劳 114
5.3.3日本超高压圆筒容器设计规则（HPIS—C—103—1989）中的疲劳曲线 116
5.4裂纹形成寿命的估算 121
5.4.1低周疲劳及应变—寿命曲线 121
5.4.2寿命预测的局部应力—应变法（诺伯法） 123
5.4.3影响低周疲劳性能的因素 124
5.4.4考虑平均应力影响后的疲劳寿命计算 130
5.4.5局部应力—应变法估算裂纹形成寿命的步骤 134
5.5疲劳损伤累积理论 134
5.5.1累积损伤的概念 134
5.5.2迈内尔理论 135
5.5.3损伤计算 136
5.6计算实例 138
5.7疲劳设计准则 143
5.7.1安全寿命设计 143
5.7.2破损—安全设计 144
5.7.3安全寿命设计和破损安全设计的选用 144
5.8设计注意事项 145
第六章 断裂力学在厚壁压力容器设计上的应用 147
6.1概述 147
6.2线弹性断裂力学基本原理 148
6.2.1应力强度因子与材料断裂韧性KIC 148
6.2.2对应力强度因子KI的修正 152
6.2.3裂纹特征尺寸及复合型裂纹的近似处理 157
6.2.4线弹性断裂判据 158
6.2.5线弹性断裂力学在压力容器上的应用 158
6.3厚壁圆筒内壁均布、非均布多裂缝的应力强度因子 159
6.3.1内表面裂缝 159
6.3.2 K1、K1型复合应力强度因子 160
6.3.3单裂缝和环向均布多裂缝的应力强度因子 162
6.3.4厚壁圆筒内壁多裂缝“载荷松弛”机理 165
6.3.5单裂缝应力强度因子（K 1）e.1的计算 170
6.3.6相对分布2裂缝的应力强度因子Ke.2 171
6.3.7环向均布多个相同纵向半椭圆形内表面裂缝应力强度因子Ke.n 173
6.3.8环向非均布多个不同纵向半椭圆形内表面裂缝的应力强度因子Ke.N 173
6.4非均布多个半椭圆形裂缝的应力强度因子计算的工程实例 179
6.5在役超高压容器脆性破坏的评价 180
6.5.1疲劳断裂过程和断裂质量控制 180
6.5.2裂纹亚临界疲劳扩展 181
6.5.3设计举例 187
6.6压力容器先漏后破失效分析 192
6.6.1欧文准则 192
6.6.2疲劳裂纹的扩展和断裂分析 199
6.7设计注意事项 209
第七章 断裂控制设计 211
7.1引言 211
7.2历史的回顾 214
7.3断裂控制设计 216
7.3.1工作条件和载荷的描述 216
7.3.2确定各因素对元件断裂或对结构破坏的影响 217
7.3.3确定各种设计方法对减少元件断裂或结构破坏的效能和相互关系 221
7.4设计注意事项 226
第八章 专家系统理论分析 227
8.1管式反应器安全损伤模式分析 227
8.1.1管式反应器安全损伤的特征 227
8.1.2安全损伤参量的特征识别 228
8.1.3诊断模式 229
8.2在役管式反应器安全诊断的理论模型 229
8.3安全诊断规则与事故规则推理网络 250
8.4专家评定导则 252
8.5在役超高压自增强容器安全诊断与评定专家系统 253
第九章 在役超高压聚乙烯反应管安全诊断的工程实例 255
9.1概述 255
9.2安全诊断要解决的问题 255
9.3工程实例 256
第十章 自增强处理工艺 265
10.1自增强处理技术的设计 265
10.1.1自增强处理的总原则 265
10.1.2自增强处理应考虑的主要因素 265
10.1.3弹塑性交界面半径的选定 266
10.1.4最佳应力条件下rc的计算 266
10.1.5自增强处理压力的计算 267
10.1.6自增强处理压力的校核 267
10.2自增强厚壁圆筒自增强度的检验与控制 267
10.2.1理论pa同εθ0的关系 268
10.2.2自增强度的检验 269
10.2.3自增强度的控制 271
10.2.4工程实例 271
10.2.5小结 273
10.3液压法自增强处理工艺 274
10.3.1伍德哈根厂自增强处理实例 274
10.3.2大庆——济源厂自增强处理实例 277
10.4挤扩自紧法 285
10.5爆炸胀压法 288
参考文献 289