クリープ温度以上で動作する化学工業容器に対して、故障の基準は一般的な圧力容器と異なり、通常2種類の故障形式を考慮する：

第一種はクリープにより過大な変形が発生し、部品の故障を招くことであり、これに対して、設計寿命範囲に設定すべき許容変形量、

第二種は定応力の作用下で、材料がクリープ破壊寿命に達して割れたため、これに対して容器の設計寿命に基づいて相応の持久強度値を探し出し、そして作業応力が持久強度より小さいことを制限する。

（一）高温圧力容器の通常設計

通常の設計の考え方は重要な部位の最大主応力に制限を加えることである。我が国の規範では、上記2種類の失効形式に対して、高温下での許容応力の設定方法を規定している。

（1）変形基準は100000 h後の歪が1%（0.01）を超えない制限に従って、クリープデータから歪速度を見つける：

時の応力を、材料のクリープ強度と呼び、s 10-7と呼ばれています。クリープ試験データの温度は容器の動作温度と同じでなければならない。

このとき、許容応力は、式中、安全係数nn＝1.0である。

（2）破断基準は100000 hの持久強度を基準とし、材料がlO 5 h作業後に破断しないことを保証する。lO 5 hの持久強度をs 105と記号すると、許容応力は：

式中、安全係数nDは1.5〜1.6とする。実際の設計の許容応力は両者の小さな値をとる。

議論できるのは、圧力容器と配管にとって、少しの変形が生じても差し支えないこと、また、l%の変形量も厳しく制限されているようです。

そのため、近年の英国規格では変形基準に基づく設計が廃止されている。一部の国の規範ではまだ取り消されていないが、伝統的なやり方が残っているだけだ。

世界各国では、高温圧力容器に対して、本当に危険なのはクリープ破断であることが一般的に認識されている。

その一方で、105 hの設計寿命はいくつかの重要な装置にとってまた足りないように見える。現代の化学工業、石油、動力などの装備は大型化する傾向にあり、サイズはますます大きくなり、設備コストは非常に高く、使用寿命が長いことが要求されている。

多くの国のボイラー業界はすでに設計寿命を20年または2 X 105 hと定めており、原子力発電所はさらに高くなる傾向にある。この傾向がもたらす問題はクリープデータの不足であり、クリープと耐久性試験を行うのは非常に時間がかかるが、データ外挿の方法の信頼性は常に一定数のリアルタイムデータで検証されなければならないからである。

クリープデータの蓄積には広範な国際協力が必要であり、このような協力はすでに何年も行われている。

（二）高温圧力容器の分析設計の考え方

米国規格ASMEⅧ−1は通常設計であり、その範囲には高温圧力容器の設計が含まれており、具体的な処理は所定の材料の許容応力時に作動温度がクリープ温度を超えると、クリープ限界または持久強度を基準とする。

ASMEⅧ−2は分析設計であり、適用範囲においてクリープのある圧力容器には関連しないことを明確に規定しており、許容応力が与えられた場合もクリープ温度以下に限られている。

ASME IIIはASMEⅧ−2と同じであるが、実際に使用する際に、クリープ温度以上で動作する原子炉があるという問題にぶつかった。このため、ASMEは1970年代後半に『規範事例N-47』)を編纂し、高温圧力容器の分析設計の根拠として、そして数年後にASME IIIの本文を編纂することを期待している。

N-47も非核圧力容器に適している。石油化学工業と石炭化学工業業界において近代的な大型水素化反応器は厳密には分析に基づいて設計された重要な設備にも属すべきであり、

高温圧力容器に対して分析設計を行い、多くの理論と実際の経験問題に関連し、より周到な材料性能試験問題にも関連する。ここでは重要な考慮事項についてのみ説明します。

（1）クリープ計算方法は容器部品が常に多方向応力状態にあることを考慮しなければならないが、クリープの基礎データは一方向延伸で得られた［ec＝f（T，s，t）］である。

――基礎データを利用する可能性があるように適切な当量レオロジー応力を選択することは応力分析においてまず解決すべき問題である。

――第二に、実際の部材における多方向応力はまたよく厚さに沿って変化したり不均一に分布したりして、時間の経過につれて、各点のクリープ歪は異なっていて、それによって「クリープ応力再分布」を引き起こした。

——簡単に言えば、初期応力分布を研究するだけでなく、応力の歴史を分析しなければならない。

（2）クリープ破壊寿命の推定多方向応力の下で、どのように一方向延伸の応力-寿命データを利用するか、これは科学研究でまだ解決されていない問題であり、設計者は合理的な仮説を選択しなければならない。なお、前段で述べたように、応力履歴が寿命に与える影響、すなわち適切な累積寿命法則を考慮しなければならない。

（3）クリープと疲労の相互作用高温圧力容器が疲労設計を要求する場合、クリープと疲労の相互作用を考慮しなければならない。この作用は異なる材料に対して異なり、応力レベル、応力幅、歪み速度などの要素と関係がある。この場合、十分な実験データが必要であり、単方向引張試験片と実際の構造の多方向応力状態との間がどのように関連しているかを考慮する必要がある。

（4）緩和問題高温容器のボルト接続に対して、緩和分析を行う。初期実装時には、応力と歪み量は一定であり、この歪みは弾性歪みである。作動時、総歪み量は一定のままであり、クリープの関係でクリープ歪みは徐々に弾性歪みの代わりになり、ボルト中の応力が低下する。シール部を漏れないようにするか、定期的にボルトを締め付ける時間間隔を見積もるなどの対策を講じなければならない。

以上は簡単にいくつかの考慮すべき項目を提出して、本当に分析設計によってかなり深い特定のテーマの学習と研究を行う必要があります。