化工壓力容器的破裂及預防探討

張紅霞 姬倩倩

摘 要：化工壓力容器具有功能強、使用范圍廣的特點，是化工工業中經常使用的設備。化工壓力容器因受密封、承壓等原因影響，會出現破裂情況，嚴重者會引發安全事故，對化工壓力容器的高效使用以及工作人員人身安全，均會造成較大影響。本文針對化工壓力容器破裂誘因，提出了具體的預防策略。

關鍵詞：化工壓力容器；破裂；預防策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.013

壓力容器無論在航天，能源方面，還是在石油工業中，均發揮著重要作用。化工壓力容器由封頭、筒體、法蘭、開孔和接管、密封元件、支座等部分構成。除上述部件外，還配備有安全裝置。化工壓力容器受密封性及生產介質等因素影響，會出現破裂、爆炸的問題，因而會對工作人員及生產設備的安全產生重要影響，而且還會引發嚴重的污染事故，因此，世界各國對于壓力設備的檢驗，均制定了嚴格的執行標準。

1 化工壓力容器簡介

化工壓力容器，主要是用于化工工業儲運、分離等領域的密閉設備，依據承壓壓力情況，可劃分為低、中、高壓容器，各級別容器還有不一樣的承壓容器，能夠儲存不同性質的介質。

2 化工壓力容器的破裂形式

依據壓力容器的破壞特點及原理，可得到了如下幾種破裂形式。

（1）韌性破裂。容器內部承受的壓力因為比極限強度要高，所以容器會出現破裂情況，也就是韌性破裂，由于容器承受太大的壓力，會造成容器內部出現塑性變形，而且直徑還會增加，會讓整個變形出現腰鼓形情況，除此之外，因承受壓力過大，可能會出現能量釋放，使斷裂口出現切斷性破壞情況；另外，斷口不夠平整，撕裂會與主應力方向形成夾角，而且其所造成的破壞還是整體性的，不會出現各種碎片；針對材料破壞來講，其主要包含如下階段，即彈性階段、塑性階段、吸附階段與破壞階段，針對韌性破壞來講，其主要是指材料在屈服階段而造成的破壞，當容器材質選擇不當，或者是超負荷運行，再或者是維修不到位，都會導致這種韌性破壞問題的產生。

（2）脆性破裂。化工壓力容器破壞并沒有產生顯著的塑性變形，承受的壓力一般不高于材料的極限破壞程度，這便是一種脆性破裂，在脆性破壞產生過程中，其容器破壞特點、韌性破壞均不相同。針對斷口而言，其乃是一種比較平直的開口，其表面有金屬光澤，通常情況下，其產生于溫度很低時，而且在破壞時，不會出現塑性變形，破壞的時候也不會產生征兆問題，這不利于預防工作的開展，而且還具有比較大的破壞性；脆性破壞產生的原因，主要是由于容器材質的韌性不夠，當低溫時，韌性會明顯下降，再加上材料缺陷、焊接不良等影響，便造成材料受應力太集中等原因影響而出現脆性破壞。

（3）疲勞破裂甩。疲勞破裂是壓力容器經常產生的破壞形式，因為容器的承壓部位長時間受到的應力作用的影響，材料強度會出現極限疲勞，此時，應力集中部位便會出現微裂縫，因使用時間與承壓次數增加，微裂縫會持續增大，最終形成比較大的裂縫，出現疲勞破裂。當出現疲勞破裂時，材料受到的應力低于其抗拉強度，一般不會出現塑性變形，尤其是不會出現在應力比較集中的地方，破壞只會出現裂紋。

（4）腐蝕破裂。許多化工壓力容器裝的是有腐蝕性的物質，而且在腐蝕性物質作用下，混合材料會出現各種反應，造成容器內部由厚變薄，不利于材料整體性能的提高，而且會讓容器內部的承壓能力不足，進而出現破裂情況，此外，容器內部承受拉伸應力作用，在焊接、開口等地方，會產生各種應力，并且壓力容器會產生腐蝕破裂，這是由于拉伸應力和腐蝕介質共同影響導致的，腐蝕介質會導致內壁變薄，并且拉伸應力會加速破壞，最終會出現容器腐蝕。因容器內壁材料不是純金的材料，主要是使用合金材料，合金材料內部都會殘留雜質，受此影響，雜質與腐蝕性介質之間便會發生反應，破壞容器。

（5）蠕變破裂。在應力及高溫的共同作用下，金屬材料產生緩慢、持續的塑性變形現象，這便是蠕變現象。當容器承壓部件長期在應力及高溫的作用下，便會產生這種問題，會持續降低容器內部材料的厚度，嚴重者，會讓材料喪失機械性能，并產生破裂，這種破裂主要是因為選材不佳所造成，當出現破裂時，破裂形式一般具有明顯的塑性變形特點。

3 壓力容器預防破裂措施

（1）韌性破裂預防措施。產生韌性破壞的主要原因就是材料受到太大應力，而且此應力大于容器的極限抗壓強度，因此，在設計容器時，要保證材料具備足夠厚度，而且強度也要能夠滿足實際工作需要，要依據容器的設計參數進行設計，這樣才能避免容器出現超負荷運行，要積極地開展日常養護工作，這樣才能夠使儀器變得更加靈敏化，才能發揮出預警效果。

（2）脆性破裂的預防措施。容器產生脆性破壞主要是因為材料的韌性不足所致，在實際設計過程中，需要使用韌性好的材料來設計，而且還需要執行施工流程，避免容器內部出現缺陷，另外，在使用的過程中，還要做好監測工作。

（3）疲勞破裂的預防措施。疲勞破裂的出現是因為受到重復應力所致，受此影響，會出現應力太集中，在脆弱面便會出現裂縫，所以，在使用的過程中，要避免加壓、卸載等操作，在設計的過程中，要保證產品質量，這樣才能最大化發揮其功能。

（4）腐蝕破裂預防措施。導致腐蝕破裂的因素是因為腐蝕介質和容器內部的接觸產生的反應，在使用的過程中要采取相關的措施，避免出現介質接觸承壓部位，而且要強化日常防護工作，這樣才能有效消除隱患。

（5）蠕變破裂的預防措施。蠕變破裂一般是在高溫和應力共同作用下出現，在設計的過程中，要使用比較優質材料，設計結構要合理，并且能夠滿足高溫、高強度應力作用的使用需求。在使用的過程中，應避免容器出現局部高溫情況，做好養護與維修工作，避免蠕變破裂事故發生。

4 結語

總之，在化工工業中，工作人員要提升自己的化工壓力容器使用認知度，有效控制密封質量，使用較好的化工介質，并深入了解化工壓力容器破裂的類型及形式，這樣才能有效預防化工壓力容器破裂情況發生，才能提升化工壓力容器的安全性能。現階段，雖然中國有些化工企業在化工壓力容器使用的過程中，仍存在一些問題與不足，但隨著化工壓力容器生產技術及管理技術的不斷提升，化工壓力容器質量的不斷提高，化工壓力容器破裂問題定會得到有效解決。

參考文獻：

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