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摘 要:压力容器设备应用十分普遍,目前已被应用于现代化的产业、市政工程等领域。然而,在实际操作中经常会遇到许多问题,最常见的就是由于管道破裂而导致的压力容器设备故障,因此,研究压力容器故障的原因十分关键,在日常的工作中防止其发生故障十分必要。文章着重对其故障进行了剖析,探讨了故障处理的工艺途径,并对其发展前景做了展望。
关键词:压力容器;断裂失效分析;风险防控
目前,随着工业化进程的加快,对于压力容器的要求也发生了很大的变化,目前的压力容器装置正朝着更大、更复杂、更精细的方向发展。在实际的工作过程中,如果压力容器发生故障,不仅会导致生产中断,还会导致机器设备的损伤,甚至还会导致人员的人身和财产的安全。因此,对压力容器的开裂故障进行分析是十分有必要的,在进行了分析和总结以后,要在生产前和生产中对其进行彻底防治,这样才能保证人民的人身和财产的安全。
1.化工压力容器
化工压力容器,正如它所说的那样,是一种用于储存、运输、反应和分离化工产品的工业压力容器,它是一种封闭的装置,按照所能承受的压力,将其分为低、中、高和超高三种形式,不同等级的压力容器在制造过程中所起到的功能也不尽一样,它们各自承担着不同的物质。
2.压力容器失效分析方法
2.1压力容器失效分析时常用的分析方法
在众多的压力容器故障中,断裂是一种很常见的故障,它导致了相当大的破坏。常规的故障分析方法是对产生断裂的原因进行综合的剖析,断裂的形态有很多种,如穿晶断裂,晶界断裂脆性断裂,韧性断裂,腐蚀断裂,蠕变断裂,疲劳断裂等等。不同类型的裂缝具有不同的类型,因此,需要对这种类型的裂缝进行充分的理解,以便在化工压力容器的故障情况下,可以迅速地发现故障的原因,判断是否已经发生了断裂。
(1)脆性断裂:在化工设备中,高压一次管道在特定的环境下,会发生脆断,进而产生裂纹。通常,脆性破裂发生时没有显著的形变,其断面较为平坦,而在脆性破裂时,往往会产生破碎的零件,而管壁的厚度则基本不变。脆性形变不像塑性形变,可以清楚地看到一个明显的形变区,而脆性形变的发生不会对容器的大小造成影响,而且所产生的断口也较为平整,由于没有塑性变形,所以断裂的部位通常不会有任何的变化,大部分都是大块的粉碎。结果表明,断裂面呈金属光泽,有较多颗粒状颗粒。用电子显微镜仔细地看着这一块石头,这一块石头有着不同的形状,看上去就好像是一条河,每一条河都是一个人的形状。在服役期间,压力容器的脆化温度比其脆化温度低,导致了脆断的产生。这就导致了化工压力容器的耐撞性下降。在应用时,首先要从温度方面来判定化工压力容器有没有发生脆断,然而,化工压力容器发生脆断的原因并不完全是因为温度,而是因为它只能说明,在低温下,化工压力容器的内部结构是最灵敏的,在切口的位置和切口的位置,都会产生比较集中的应力。当应力达到一定程度时,便会产生裂缝,而当压力持续增加时,裂缝便会向四周蔓延。脆性断裂通常都是有开始的,而且大部分都是发生在化工压力容器的焊接接头上,由于焊缝中经常会留下阴影,所以造成了焊缝部位的缺陷,除此之外,在材料的选用过程中,也有可能会有夹杂。所以,当产生脆性变形时,应从多个角度来考虑。
(2)疲劳断裂:在化学制品加工过程中,在各种失效形式中,其破坏形式高达88%。其与塑性、脆性等特性有较大区别,化学工业中的压力容器整体上无明显的形变,而裂纹的部位也并非一成不变,无规律可循。观察裂缝,造成化工压力容器泄漏,不会产生破裂。从宏观上看,可以看出明显的裂缝来源,而瞬断区则是裂缝扩张区和裂缝扩张区,通过对裂缝的观测可以看出,裂缝是在裂缝扩张过程中为躲避障碍物而产生的阶梯,这也是裂缝产生的重要原因。在化工设备中,经常会出现疲劳破坏,其中最常见的是“贝壳”或“人”字形裂纹。在拉伸过程中,拉伸区域内会产生类似于“贝壳”一样的结构,其原因在于施加的载荷具有一定的周期,也可能是不断地发生着变化,从而使得裂缝的发展速度发生了变化,从而使断面呈现出一种有规律的色彩。当壳体发育到某一阶段,将会形成瞬裂区,而瞬裂区则因其材质的差异而呈现上述“塑性”与“脆性”两种破坏模式。当发生疲劳裂纹时,通常采用高分辨的透射电镜来观测,这对于一般的测试单元来说是非常困难的。引起疲劳破坏的因素是很多的,例如外力,腐蚀,热等。虽然在压力容器内发生的疲劳破坏以机械性的疲劳破裂为主,但也不能将其完全消除。由于化工类压力容器的应力集中,导致其破裂也是一种普遍的破坏形式,但难以区分其与疲劳断裂。
2.2压力容器失效系统分析方法
上述的故障分析方法,是通过对裂纹产生的各种现象进行分析,从而得到故障的根源,这种常见的故障分析方式,仅适用于普通的容器。在当今的产业发展过程中,专家们对压力容器的故障处理方式也有了更深入的了解,从单纯的检测分析到如今的系统性分析,这也是当今行业发展的一种潮流。这种方法可以更好
地定位出事故中的弱点,同时也可以找到对事故有更大影响的原因。有时候甚至可以把全部的时间都集中在一起,这样就可以把一些不会对最终事件产生影响的小集。该方法还可以用来进行事故的预报。还是用剧情解析的方法更完整、更有效。可以在日常工作中处理突发事件。
3.断裂的解决方法
为了避免韧性断裂的产生。要依据化工压力容器的制造需要选用较高的强度的材质,在生产时要严格遵循加工技术参数,尽量避免使用高压、高温等。在日常的工作中要注意对它的维护,一旦发生塑性变形,就要立即停下来,并进行维修。
针对化工类压力容器的疲劳断裂问题,提出了一种有效的预防措施。在日常的工作中,要尽可能地防止长期地使用,同时要对温度,压力,时间等做好充分的控制。另外,在进行化工压力容器的设计时,还要考虑到生产中所采用的材料特性,要对其进行适当的设计,尽量减少应力集中的问题。
结束语:
综上所述,在当前的化学工业飞速发展的今天,国内的一些化工企业仍然存在着许多问题。但是,随着国内化工压力容器制造工艺水平的提高,我国的产品一定能达到更高的水平。
参考文献
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