氢致疲劳破裂

压力容器的疲劳破裂是指压力容器在交变载荷的作用下，出现金属疲劳而产生的裂纹。疲劳裂纹的扩展也可以分为两个阶段。第一阶段，压力容器的裂纹通常是从金属表面上的驻留滑移带或非金属夹杂物等处开始，沿最大切应力方向（和主应力方向近似45度;）的晶面向内扩展，由于各晶粒的位向不同以及晶界的阻碍作用，裂纹的方向逐渐转向和主应力垂直，这一阶段的扩展速度是很慢的。裂纹扩展方向和主应力方向相垂直的一段为扩展的第二阶段。这一阶段扩展的途径是穿晶的。扩展的速率也较快。

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氢致疲劳破裂产生条件

1、存在较高的应力集中。在压力容器的接管、开孔、转角以及其它几何形状不连续的地方，在焊缝附近，以及在钢材存有缺陷的区域内都有程度不同的应力集中。有些区域的局部应力往往要比设计应力大好几倍，可能达到或甚至超过材料的屈服极限。这些较高的局部应力如果仅仅是几次的反复作用，也并不会造成容器的破裂。但是如果频繁地加载和卸载，就会使受力最大的晶粒由产生塑性变形而逐渐发展成微小的裂纹，随着应力的周期变化，裂纹两端逐步扩展，最后导致容器的破裂。

2、存在交变的载荷。压力容器器壁上的反复应力主要是在以下的情况中产生：间歇操作的容器经常进行反复的加压和卸压；容器在运行过程中压力在较大幅度的范围内变化和波动；容器的操作温度发生周期性的较大幅度的变化，引起压力容器器壁温度应力的反复变化；容器有较大的强迫振动并由此而产生较大的局部应力；容器部件受到周期性的外载荷的作用。一般具有的特征是容器没有明显的变形，压力容器的疲劳破裂也是先在局部应力较高的地方产生微细的裂纹，然后逐步扩展，到最后所剩下的截面积的应力达到材料的断裂强度因而发生开裂。所以，它也和脆性破裂一样，一般没有明显的变形，即使它的最后断裂区是韧性断裂，也不会使容器产生整体塑性变形，即破裂后的容器直径不会有明显的增大，大部分壁厚也没有显著的减薄。疲劳破裂断口一般都存在比较分明的两个区域，一个是疲劳裂纹产生及扩展区，另一个是最后断裂区。在压力容器的断口中，裂纹产生及扩展区并不像一般受对称循环载荷的机器零件那样光滑，因为它所受的应力都是拉伸应力而没有压应力，断面不会受到反复的挤压研磨。但它的颜色还是和最后断裂区有区别。而且大多数压力容器的载荷变化周期较长，裂纹扩展较为缓慢，加上器内介质在裂缝内的渗透侵蚀，所以有时仍可以见到裂纹扩展的弧形纹路。如果断口上的纹路比较清晰，由此还可较易地找到产生疲劳裂纹的策源点。策源点的断口一般都与其它区域的形貌不一样，而且常常是在应力集中的地方，特别是在容器的接管处。容器常因开裂泄漏而失效，疲劳破裂的容器一般不像脆性破裂那样，常常会产生脆片，而只是开裂一个缝口，使容器泄漏而失效。破裂总是在压力容器经过反复的加压和卸压以后发生。发生疲劳破裂的条件有存在较高的局部应力及反复的载荷。压力容器的疲劳破裂是器壁在交变应力作用下，经过裂纹的产生和扩展最后才断裂的，所以它总是发生在压力容器反复多次的加压和卸压以后。而且疲劳裂纹从产生、扩展到断裂，进展都比较缓慢，疲劳破裂的过程比起脆性破裂来要慢得多。至于需要经受多少次的交变载荷，压力容器才会产生疲劳破裂，那就决定于它的局部应力的大小以及原来是否存在缺陷和缺陷的严重程度。一般来说，即使压力容器存在缺陷，只要裂纹的深度并不超过它失稳扩展的临界尺寸而发生脆性破裂。