基于失效模式的在役壓力容器檢驗

朱向曦

摘 要：工業企業運行過程中，壓力容器是最基礎的設備設施，極有可能會受到各種因素的影響，導致出現失效問題，其中磨損以及泄漏等是較突出的失效問題。因此，全面落實在役壓力容器的檢驗工作，分析壓力容器的失效形式，進一步提高檢查效率與質量，確保壓力容器運行更加安全，減少和降低安全事故發生概率，具有非常重要的意義。基于此，文章深入探討基于失效模式的在役壓力容器的檢驗，希望為工業企業以及相關工作人員提供參考與借鑒，推動工業企業實現可持續發展。

關鍵詞：失效模式;在役壓力容器;檢驗

中圖分類號：TK22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.020

作為現代化工領域應用中的關鍵設備，壓力容器對生產質量和生產效率具有直接影響，但在其實際運行中會受到各種因素的影響和干擾，可能導致壓力容器的性能發生改變，進而影響壓力容器的正常運行，甚至發生安全事故。

因此，全面落實在役壓力容器的檢驗工作，深入分析壓力容器的常見失效形式，制定有效的應對措施，提高壓力容器的檢驗質量，確保壓力容器運行更加安全，減少和降低安全事故發生概率，具有非常重要的意義。文章基于失效模式的在役壓力容器的檢驗展開探討，希望為相關技術人員提供參考，保障壓力容器功能的發揮，推動相關企業的持續健康發展。

1 失效模式的含義

通常情況下，失效模式對于壓力容器的影響是非常明顯的，壓力容器在失效過程中，它容器材料的性能會發生不同程度的改變，在不良變化過程中，又被稱為壓力容器失效的主要過程。

一旦壓力容器出現失效模式，會導致壓力容器難以充分發揮其作用，對容器的安全使用產生極大的影響與破壞，嚴重時還會增加安全事故發生概率，對于工業企業的健康、有序發展造成極大的影響。

通過分析，壓力容器最常見的失效模式主要表現為變形失效、腐蝕嚴重導致功能受損以及磨損失效等，壓力容器在實際使用過程中，極有可能受到不同程度的磨損，造成壓力容器失去穩定性。而在失效過程中，各種失效模式有著很大的差異。

所以，為了進一步提高壓力容器檢驗效率與水平，要運用科學的檢驗方法認真檢驗，保證檢驗的最終結果具有極高的質量。

2 壓力容器的含義

認真分析和研究壓力容器可知，其是人類生產生活中應用最為廣泛的容器之一，可以有效存儲液體或氣體，并具備一定的承壓能力。如今在石油化工企業中，壓力容器憑借著自身強大的性能優勢，已經得到了廣泛應用，而且成為傳熱工藝、分離工藝中最重要的工具之一。

按照壓力容器在生產工藝過程中的作用分析，可以將其分為反應壓力容器、分離壓力容器等多種類型，為推動企業更加安全、穩定地發展，要加大對壓力容器的檢驗力度，保證容器在使用過程中更加穩定。

3 失效模式的主要類型

3.1 失穩

在變形失效中，失穩是最具特點的一種，當專業設計人員設計壓力容器時，常常會將關注重點聚焦壓力作業設備在高溫高壓下的使用，往往忽視低壓情況下的使用，甚至有時是常壓操作，但是也極有可能出現失穩的問題。例如，夾套容器出現了失穩問題，其中有很大一部分原因就是設計導致的。

運用加強圈提高承受外壓能力的過程中，加強圈要與慣性矩的要求相符合，一旦出現了失穩變形，就會造成壓力容器出現報廢、無法再運用等情況，給后期的修復工作帶來許多困難。

3.2 蠕變

通過認真分析蠕變發現，其主要是指高溫或者荷載作用下壓力容器產生的塑性變化。由于材質不同，出現蠕變的溫度也會存在很大的差異。

例如，碳鋼出現蠕變的溫度在350 ℃左右，而合金鋼出現蠕變的溫度需要在400 ℃以上。受到高溫的影響，材料極有可能會發生球化甚至是脫碳情況。

球化最有效的檢查方式是金相檢查，如果出現了蠕變損傷，那么在初期階段是很難被發現和檢查到的，如果能夠被檢測到，那就說明其處在即將報廢的階段，開展修復工作無法獲得很好的效果和幫助[1]。

4 壓力容器的失效模式

眾所周知，我國工業現代化發展速度與發達國家相比，還存在一定的距離，材料冶煉等眾多技術仍處在起步發展階段，再加上企業自身生產條件、生產特點等各方面因素的影響與限制，造成壓力容器中極可能出現變形或斷裂等問題，在使用過程中極易發生安全生產事故，對工業企業的發展產生極大的影響。

按照壓力容器在失效過程中呈現的物理和化學等方面的變化分析，可以將壓力容器的失效模式分為五種類型：

其一，變形失效模式。為了更加準確地判斷壓力容器變形的情況，可以按照壓力容器變形的實際程度，進行壓力容器變形失效模式二次分析。將由輕到重作為原則，壓力容器的變形程度可以分為彈性狀態之下的壓力容器變形失效模式以及蠕變狀態下的壓力容器變形失效模式等。

其二，斷裂變形失效模式。此種失效模式又可以分為兩種類型，即韌性狀態之下的壓力容器鍛煉模式以及脆性狀態之下的壓力容器鍛煉模式。

其三，腐蝕失效模式。此種失效模式可以按照腐蝕出現的具體位置、主要特點、出現腐蝕的主要原因等進行細致分析，也分為幾種不同的類型，例如，均勻狀態下的壓力容器腐蝕失效模式、點腐蝕狀態之下的壓力容器失效模式等。

其四，磨損失效模式。

其五，泄漏失效模式。泄漏失效模式的出現主要是受到應力等各方面因素的影響，同時，可以分為多種失效模式，例如，疲勞斷裂狀態之下的壓力容器泄漏失效模式以及環境斷裂狀態之下的壓力容器失效方式等。

5 基于失效模式的在役壓力容器檢驗

將失效模式作為依托和基礎，認真、全面、細致地檢驗在役壓力容器，不僅可以提高檢驗工作的效率與水平，而且可以第一時間找到其中的問題和安全隱患，之后制定完善的方法，妥善解決問題，幫助容器發揮其功能，推動工業企業發展[2]。

5.1 制定完善的檢驗方案與計劃

專業工作人員要分析壓力容器生產材料的主要類型、運行過程中的方式、所處生產環境、操作技術等各項內容，找到失效內容以及形成失效的主要原因，深入分析內部與外部各種因素對其產生的影響，綜合多種因素之后，制定完善、健全的檢驗方案與計劃，再按照計劃中的內容、要求有序執行。

同時，要認真分析導致失效的不同因素之間的規律性、關聯性，加大變量整體分析力度，找到關鍵因素和矛盾，不斷完善和改進檢驗計劃，實現對于壓力容器失效過程的控制以及問題的解除[3]。

5.2 選擇具有科學性的檢驗方法

當壓力容器進入工作環境之前，要對其進行全面維護，并切實做好管理工作，幫助壓力容器能充分發揮其作用[4]。

在實際檢測過程中，可以運用宏觀檢測的方法，科學判斷壓力容器的運行狀況，并運用專業工具分析運行情況，認真檢查壓力容器外部，確保其外部沒有出現裂紋、表面損傷等問題。之后，將宏觀檢查工作作為基礎和依托，把專業儀器設備與技術方法完美融合，二者相輔相成，對壓力容器的材質以及功能等各部分指標進行專業檢測，最終獲得準確性極高的檢測信息與數據。

此外，要幫助相關工作人員全面掌握容器的運行狀況，有計劃、有針對性地開展壓力容器的維修與保養工作。如果檢修內容和方法已經確定，之后就可以展開停機檢修，定時檢查非常容易出現損傷的部位[5]。

5.3 在役壓力容器檢驗操作方法與流程

專業工作人員要認真閱讀與分析壓力容器的資料內容，將設備運行的主要情況、特點作為基礎，加大對于壓力容器材料質量的檢測力度，評價壓力容器的材料是否與工業產業運行期間對于壓力溫度的要求相一致，了解材料的韌性、溫度以及抗腐蝕性是否與設計標準使用需求相符合[6]。

認真分析壓力容器內部儲存或已經流通的介質，檢驗壓力容器運行過程中介質成分呈現的不同變化或者是雜質的主要特點，認真分析最終結果，評價容器是否滿足應力腐蝕要求。

另外，對于壓力容器作業環境的荷載、溫度等指標的變化情況進行研究，通過分析其變化規律，之后找到壓力容器在運行過程中的疲勞程度、蠕變問題等發生概率。準確記錄壓力容器運行過程中的相關數據和信息，尤其是在啟動或關閉過程中，記錄容器出現的數據變化，為后期的評價工作提供強有力的數據支持與幫助[7]。

其次，加大對于容器內部與外部宏觀的檢查力度，相關工作在儀器專業設備輔助下才能完成，真正實現對于壓力容器失效狀況的控制。正常情況下，最常用的宏觀檢查方法與手段就是視覺與聽覺檢驗，應用視覺方法時，主要是與燈光放大的形態完美結合，準確判斷與識別失效部位。

聽覺檢測專業方法在運用過程中，主要應用小錘敲擊方式，工作人員認真判斷與分析敲擊產生的回聲，確定壓力容器運行的主要情況與特點，找到其是否存在腐蝕或者是裂縫等問題[8]。另外，在壓力容器檢驗過程中，檢驗工作人員還要發揮其作用和能力，憑借豐富經驗，借助宏觀檢測方法，保證壓力容器檢測位點的準確性，進一步提高檢測工作的水平與質量。

最后，應用超聲波檢測技術。時代在發展，科技在進步，在新時代背景下，在役壓力容器檢驗過程中可以應用最先進的技術與方法，例如超聲波檢驗技術，此技術最大的優勢與特點就是有效測量容器的厚度。

壓力容器在運用過程中，許多介質會對其運行效率產生不同程度的影響與限制，例如壓力容器的內壁被腐蝕等，如果這一問題得不到妥善解決，必然會對壓力容器正常、有序地發揮作用產生影響，甚至會增加安全事故發生概率[9]。

因此，工業企業要運用超聲波檢驗技術對于壓力容器的厚度進行定時、定期檢查，將檢查結果與上一次的檢查結果進行科學、合理的比較，然后找到壓力容器的主要運行情況，再做下一步的打算。

采用內外壁檢查方法，壓力容器在工作過程中，非常容易出現的問題就是外表裂紋，因為工作人員憑借肉眼無法準確看到細小裂紋的出現，要運用磁粉以及滲透檢測方法，判斷與檢測裂紋問題[10]。

通過認真分析磁粉檢測，發現此項技術不僅無須投入更多成本，而且靈敏度極高，對鐵磁性材料需優先使用磁粉檢測方法。如果發現是非磁性材料，那么可以運用滲透檢測方法。無論應用哪種方法，檢測質量都是很高的。

此外，在面對應力腐蝕傾向以及低溫壓力容器時，可以運用濕熒光磁粉檢測方法，經過專業人員大量的分析與實踐之后發現，在許多情況下，裂紋都是在焊縫附近出現的，出現這樣的情況，主要是因為在焊接過程中會出現淬硬組織以及殘余的應力，因此，表面檢測要檢測焊接焊疤的主要位置[11]。

時代在不斷發展，壓力容器檢測技術也從未停止革新的腳步，許多檢測方法與手段應運而生。例如，超聲波檢驗、聲發射以及導波技術、衍射時差法技術等。如果對材質抱有懷疑或在特殊情況下，可以進行硬度檢測、材質分析等，尤其是其中的衍射時差法技術呈現的效果更佳。

在檢驗壁比較厚的容器時，衍射時差法技術能夠發揮作用，準確判斷容器是否發生缺陷以及缺陷的實際程度[12]。

6 結語

簡而言之，壓力容器是現代化工生產和其他行業的重要器具，在工業企業中扮演著重要角色，對生產質量和生產效率產生直接影響，與企業能否順利、有序發展之間具有緊密聯系。

壓力容器的基本性能會受到各種因素的影響，造成壓力容器失效，如果壓力容器的安全性等各個方面得不到保障，不僅會縮短容器的使用壽命，而且會造成嚴重的安全隱患。

因此，相關技術人員在日常工作中要不斷總結經驗，加強業務學習，提高綜合素養與工作能力。同時，要以失效模式作為基礎，認真分析探討壓力容器的具體失效形式，明確檢驗內容和檢驗方法，制定切實有效的檢驗方案，大幅提高壓力容器的檢驗水平與檢驗質量，確保壓力容器的功能得到充分發揮，推動企業的持續健康發展。

參考文獻

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