本文对压力容器设计中应考虑的脆性断裂、韧性断裂、超量变形引起的接头泄漏和弹性或弹塑性失稳(屈曲)四种失效模式做介绍，并提供了不同压力容器失效模式的应对方法供大家参考。
由中石化宁波工程公司主编的HG/T20580-2020《钢制化工容器设计基础规范》2021年应该就能取代现行的2011版而正式实施。新HG/T20580-2020附录A给出了压力容器常见的失效模式，按照A.0.3条内容，本文对压力容器设计中应考虑的四种基本失效模式做介绍。
压力容器常见的四种失效模式
1、脆性断裂
压力容器脆性断裂失效模式是指元件在一次加载条件下无明显塑性变形而发生的断裂。容器在使用过程中发生脆性断裂的主要原因在于材料的脆化、材料本身的缺陷及应力影响。
【压力容器失效模式应对措施之如何应对压力容器脆性断裂】：为防止压力容器脆性断裂类型失效的发生，可采取提出材料的断裂韧性要求、提出材料焊接后进行充分的热处理要求、规定水压试验的最低温度等措施。
钢材脆性断裂的危险性在于，在名义应力很低(不是实际应力)的情况下，内部裂纹迅速扩展，发生断裂，断口的塑性变形很小(或几乎不发生)，吸收的能量很小。高强度钢制容器、低温条件下服役的容器、中低强度钢制的厚壁容器等，都可能出现脆性断裂。
压力容器脆性断裂的原因
①高强钢的屈强比都较大，材料的韧性较差；
②温度下降，材料的强度增强，屈强比变大，韧性下降，并且，在某一低温值，材料会出现转脆转变；
③钢板厚度较厚，裂纹尖端的应力场由平面应力状态向平面应变状态转变，裂纹尖端性变形受到限制，容易发生脆断。
2、压力容器韧性断裂
压力容器韧性断裂失效模式是指元件在一次加载条件下存在明显的塑性变形而发生的断裂。容器在使用过程中超压或受到均匀性腐蚀使容器壁厚减薄，元件中的应力超过了材料屈服极限和强度极限，从而产生较大的塑性变形直至断裂。这种失效模式包括超量局部应变引起的裂纹形成或韧性撕裂，即容器某一局部区域应变过大而引起裂纹或断裂。
【压力容器失效模式应对措施之如何应对压力容器韧性断裂】：为防止压力容器韧性断裂类型失效的发生，可采取对材料的屈服强度和拉伸强度规定安全系数等措施：
①防止韧性断裂，就是避免元件中的应力超过材料的屈服极限和强度极限，一是要防止超压，二是材料要取安全系数。
②凡是有可能出现超压工况的，都要设置安全泄放装置，这个通常由设计院工艺专业统筹考虑。(考虑到换热器换热管可能破裂，低压侧也要设置安全阀)
③非高温的情况下，材料的许用应力主要由室温下的强度极限、室温下的屈服极限、设计温度下的屈服极限决定。
④需要注意的是，并不是元件中的应力水平达到或稍微超过许用应力就会失效(安全系数白取了？)，如果在失效分析中使用这样的结论，是不符合逻辑的。
3、超量变形引起的接头泄漏
超量变形引起的接头泄漏失效模式是指在内压或外载荷作用下容器接头部位发生过量变形，导致容器内部介质泄漏而使容器丧失使用功能。最常见接头泄漏是法兰接头泄漏，其原因可能是螺栓预紧力不足、垫片失去回弹能力、法兰刚度不足等。
【压力容器失效模式应对措施之如何应对压力容器超量变形引起的接头泄漏】：为防止超量变形引起的接头泄漏类型失效的发生，可采取选用合适的密封垫片、限制接头变形量等措施。
4、压力容器弹性或弹塑性失稳(屈曲)
弹性或弹塑性失稳(屈曲)失效模式是指元件在载荷作用下产生的压应力使元件几何形状发生改变，而当载荷卸除以后，元件的几何形状不再能自行恢复。当元件承受的压应力超过临界压力时将发生失稳。弹性失稳时其临界压力与元件的尺寸和材料的性质相关；弹塑性失稳时其临界压力与元件的尺寸、材料的性质和材料的强度相关。
【压力容器失效模式应对措施之如何应对压力容器弹性或弹塑性失稳(屈曲)】：为防止弹性或弹塑性失稳(屈曲)类型失效的发生，可采取对结构的临界载荷规定安全系数、限制容器的几何偏差等措施。
