压力容器的设计、制造和检验之结构材料的机械性能

结构材料在受到外力作用时，会有抵抗变形和断裂的能力。这种能力称为结构材料的机 械性能。常规机械性能主要包括强度、塑性、韧性、硬度等。
(1)强度
常用的强度指标有抗拉强度、屈服强度、疲劳极限和屈强比。 抗拉强度是指材料在拉伸试验中所能承受的最大表观应力。其数值等于拉断前试样所承 受的最大拉力与试样原始横截面面积的比。 屈服强度又称为屈服极限，是指材料在拉伸实验中出现屈服现象时的应力值。所谓屈服 是指材料在拉伸实验中，载荷不再增加甚至有所减少时仍继续塑性变形的现象。如果有些材 料屈服现象不明显或无屈服现象，则以塑性变形量达到试样原始长度的2 ％时的应力，定义 材料的屈服强度。
 疲劳极限是指材料经一千万次循环而不发生破坏的最大应力值。对于绝大多数压力容 器，即使频繁地开车和停车、加压和卸压、升温和降温，循环次数也不至于达到十万次以上。 故一般只是绘出材料的低周疲劳曲线，采用低循环次数时不发生疲劳的最大应力值，作为材 料的疲劳极限。在压力容器强度计算时，一般只是做疲劳分析，以校核强度计算结果。 屈强比是指屈服强度与抗拉强度的比值。屈强比是表征材料机械性能的特征参数。屈强 比越小，发生脆性破坏的可能性越小。但屈强比太小，材料的强度水平就不能充分发挥。屈 强比越大，承载能力越强，但塑性下降，容器易发生脆性破坏。
(2)塑性
塑性是指材料在外力作用下产生塑性形变的能力。代表塑性指标的是延伸率和端面收缩 率。延伸率这一塑性指标并不反映在强度计算中，但和制造过程中的冷加工和焊接等关系密 切，从而和压力容器的使用安全直接相关。延伸率低，在锤击、剪切、冷卷、冲压等冷操作 和焊接时，可能产生裂纹，甚至脆性断裂；使运行中的容器塑性贮备的安全性降低。
(3)韧性
韧性又称为冲击韧性，是指材料抵抗冲击载荷的能力。从能量观点认为材料在变形过程 中，当吸收的能量达到某一数值时便发生断裂，利用断裂前吸收的能量的大小来衡量材料的 韧性。材料的韧性用锤击一定形状缺口试样的冲击功来表示。压力容器用钢材在满足强度要 求并具有良好塑性的情况下，有时(特别是在低温下)仍不可避免脆断，故对压力容器用钢还 要有韧性要求。
    (4)硬度
    硬度是指材料抵抗硬物侵入的能力。由于测定方法不同，表示硬度指标的方法有多种， 如用金刚石压人法，称为洛氏硬度；用钢球压入法，称为布氏硬度。
    (5)安全系数
    安全系数是承压设备设计中的一项基本因素，是为了在设备使用期间对可能损害设备安 全的各种因素提供适当的安全裕度。