化工設(shè)備壓力容器破壞及預(yù)防分析

藍海平

（廣東西南石化裝備有限公司，廣東 茂名 525000）

壓力容器屬于特殊設(shè)備，其在化工生產(chǎn)中，一般會被安排在惡劣的工作環(huán)境中，其在應(yīng)用時，會受化學(xué)物的侵蝕，也會受到環(huán)境的影響，所以其很容易出現(xiàn)損壞。應(yīng)用在化工生產(chǎn)中的壓力容器種類和數(shù)量有很多，化工企業(yè)需要做好壓力容器日常檢查維修工作，及時排查隱患，制定預(yù)防措施，使壓力容器處于安全運行狀態(tài)。文章主要針對化工設(shè)備壓力容器破壞及預(yù)防進行分析。

1 化工設(shè)備壓力容器破壞形式

1.1 韌性破壞

韌性破壞主要發(fā)生在設(shè)備的側(cè)壁上，主要由壓力過大引發(fā)，容器側(cè)壁壓力承受極限小于外加壓力值時，側(cè)壁本身便不會保持完好無損，而是發(fā)生塑性變形，這種變形會使器壁厚度減小，容器腰部位置會鼓起來，直徑增大。當(dāng)容器承受壓力增大時，其也會受到壓力帶來的能量作用，器壁會出現(xiàn)變形開裂問題。裂口雖然不會造成碎片，但會造成巨大影響。這種破壞發(fā)生原因與容器材質(zhì)、安裝技術(shù)、運行壓力及維護管理等有關(guān)，當(dāng)這些方面不滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求時，容器整體性便會被破壞。

1.2 脆性破壞

當(dāng)外界壓力小于容器耐壓極限時，容器有可能出現(xiàn)破壞，這種破壞不會使容器出現(xiàn)塑性變化，但容器本身會出現(xiàn)破裂斷口，斷口比較平整。這種破壞受到溫度限制影響，當(dāng)溫度較低時，容器便容易出現(xiàn)開裂問題。脆性破壞預(yù)防措施往往落實不到位，這與該破壞的預(yù)兆表現(xiàn)有關(guān)，缺失塑性變形的脆性破壞并不會有明顯的預(yù)兆，所以維護人員很難及時采取預(yù)防措施來防范該種問題。當(dāng)材質(zhì)韌性和抗變形能力較差時，當(dāng)容器焊接技術(shù)落實不到位時，容器容易發(fā)生脆性破壞，這些條件無法消除應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)力集中位置便是脆性破壞發(fā)生位置。

1.3 疲勞破壞

壓力容器在長期負荷運行中，其承壓部位會不斷接受外界壓力，該處會成為薄弱部位，該部位的耐勞性能會逐漸降低，當(dāng)其達到極限疲勞狀態(tài)時，該部位會出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，這會破壞材料的完好無損，使其出現(xiàn)開裂問題。起初裂縫尺寸很小，不會對壓力容器運行產(chǎn)生影響，當(dāng)外界壓力繼續(xù)重復(fù)作用于該部位時，裂縫尺寸會逐漸擴大，容器破裂問題也會加大，這種問題極易引發(fā)容器爆炸事故。這種破壞與材質(zhì)本身的耐勞性能低有關(guān)，該破壞作用時間較長，在一開始會有裂紋等征兆，維護人員應(yīng)注意這種現(xiàn)象，及時采取補救措施

1.4 腐蝕破壞

壓力容器在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常運輸一些腐蝕性極強的介質(zhì)，在介質(zhì)流動中，其會不斷沖刷侵蝕壓力容器，使容器器壁變薄。即使壓力容器內(nèi)部無介質(zhì)流動，殘留的介質(zhì)也會對容器產(chǎn)生侵蝕。且這種介質(zhì)侵蝕現(xiàn)象并不均勻，所以容器器壁耐壓等性能在降低后，各處的耐壓能力也不同，薄弱部位出容易出現(xiàn)破裂。在容器應(yīng)用中，其本身會受到拉伸應(yīng)力影響，在其內(nèi)部必然存在應(yīng)力集中位置，在介質(zhì)腐蝕作用下，這種應(yīng)力作用程度會加大，所以設(shè)備出現(xiàn)破裂。這種破壞與容器材質(zhì)含有的合金金屬有關(guān)，與介質(zhì)有關(guān)，與容器受到的拉伸應(yīng)力也有關(guān)。

1.5 蠕變破壞

壓力容器在高溫環(huán)境中作業(yè)時，其本身材料會受到溫度影響，在應(yīng)力集中作用下，材料性能會逐漸降低，這種變化雖然不明顯，但會一直發(fā)生，這種持續(xù)性變化容易導(dǎo)致蠕變破壞，使容器無法保持完好無損。在蠕變過程中，金屬材質(zhì)剛度、強度等都會降低，高溫環(huán)境使得這些性能降低速度加快。容器本身會受到拉伸力作用，所以器壁厚度也會減小，成為薄弱部位，該部位最容易發(fā)生變形開裂問題。該種破壞與材質(zhì)、性能、設(shè)計及維護管理有關(guān)，當(dāng)這些條件不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時，壓力容器便會出現(xiàn)塑性變化，然后變形逐漸嚴重，造成最后的開裂。

2 化工設(shè)備壓力容器破壞預(yù)防措施

2.1 韌性破壞預(yù)防措施

在韌性破壞預(yù)防中，相關(guān)人員應(yīng)注意提高容器本身的質(zhì)量，使其不易受到外界壓力影響，首先其材料材質(zhì)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，其承壓能力及剛度等性能需要滿足化工生產(chǎn)要求。在設(shè)計制作中，還要結(jié)合實際應(yīng)用生產(chǎn)要求和環(huán)境要求，使容器本身可接受的運行荷載更大。不通壓力容器應(yīng)用場所和安裝要求不通，施工人員要將壓力容器準(zhǔn)確落實到位，并做好安裝調(diào)整工作，使其與檢測儀器有效連接在一起，后者的性能也要滿足要求，以便實時監(jiān)控壓力容器運行情況，及時險前預(yù)警。在壓力容器運行中，化工企業(yè)還要做好維護管理工作。

2.2 脆性破壞預(yù)防措施

制作人員還是需要從材料本身入手，借助材料高材質(zhì)來提高容器生產(chǎn)質(zhì)量，使容器在低溫環(huán)境中表現(xiàn)出良好的強度和抗變形能力。在容器安裝中，技術(shù)人員需要有效落實焊接技術(shù)，保證焊接連接點的質(zhì)量，避免出現(xiàn)焊瘤或應(yīng)力集中問題。在容器應(yīng)用中，化工企業(yè)工作人員需要做好檢查工作，使其內(nèi)部在運行中不會出現(xiàn)問題。

2.3 疲勞破壞預(yù)防措施

在容器制作中，應(yīng)選擇耐勞性能較強的材質(zhì)，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，應(yīng)規(guī)范操作，減少容器器壁重復(fù)承壓，操作人員可從卸載或加壓環(huán)節(jié)入手，減少這些操作的次數(shù)，使器壁材質(zhì)不會達到疲勞極限。

2.4 腐蝕破壞預(yù)防措施

容器制作材料多為合金材料，在制作時，制作人員應(yīng)減少材質(zhì)中的雜質(zhì)，使材料本身的耐腐能力得到保證。容器雖然與介質(zhì)直接接觸，但在實際生產(chǎn)中，化工生產(chǎn)人員可在內(nèi)部設(shè)置隔離元件，使其能有效隔離介質(zhì)與承壓部件，使后者不會受到前者腐蝕影響。

2.5 蠕變破壞預(yù)防措施

蠕變與工作環(huán)境溫度有直接關(guān)系，在化工生產(chǎn)需求得到滿足條件下，化工企業(yè)應(yīng)對工作環(huán)境的條件進行改善，使容器不會同時受到高溫和應(yīng)力影響。在容器制作中，制作人員應(yīng)選擇耐溫、剛度較大的材料，使其在應(yīng)用中不容易出現(xiàn)薄弱部位。在設(shè)計制作中，相關(guān)人員還要注意壓力容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計制作情況，使其滿足介質(zhì)承載要求。

3 結(jié) 語

在壓力容器破壞預(yù)防中，檢修人員需要保證壓力容器設(shè)備的密閉性和完整性，需要使介質(zhì)質(zhì)量得到保證，還要從源頭入手，選擇不易受到破壞的容器材質(zhì)。化工企業(yè)也需要改善壓力容器工作環(huán)境，使環(huán)境帶來的負面影響簡直最小。企業(yè)還要建立壓力容器檢修制度，制定檢修計劃和方案，使壓力容器得到定期檢查和不定期抽查，如此化工生產(chǎn)中的各種壓力容器設(shè)備才不會存在安全隱患。