對基于失效模式的在役壓力容器檢驗的幾點探討

摘 要：壓力容器是現代化工業生產以及其他工業行業的關鍵設備，在壓力容器運行中，由于各種因素的影響，可能會導致壓力容器的性能發生改變，從而影響壓力容器的功能。分析壓力容器常見的失效模式，找到應對措施。本文主要簡述了在失效模式下壓力容器如何進行檢驗，為從事壓力容器的工作人員提供建議。

關鍵詞：失效模式；壓力容器；檢測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.050

1 失效模式的定義

壓力容器材料的性質發生改變的過程就叫做容器的失效過程。壓力容器失效會導致功能的缺陷，甚至會產生危險，出現安全事故，制約產業發展。通常情況下，失效形式主要有變形腐蝕以及磨損。所以穩定性不能得到保障。失效的形式有很多種，所以為了提高檢驗效率，應該找到科學的檢驗方法。

2 失效模式的分類

2.1 失穩

失穩是屬于形變失效中的一種。在進行壓力容器的設計時，人們會更加關注高溫高壓下使用的承壓設備，但很容易忽視在低壓情況下的使用，有時即便是常壓操作，可能也會發現失穩的事故。比如夾套容器出現失穩通常是由于設計的原因造成的，利用加強圈來提高承受外壓的能力時，加強圈應滿足慣性矩的要求，不過這一點卻常常不受到重視。室溫變形一旦發生會導致壓力容器直接報廢，修復起來非常困難。

2.2 蠕變

在一定載荷以及高溫的作用下壓力容器發生塑性變形的狀態叫做蠕變。每種材質出現蠕變的溫度都不一樣，如碳鋼的溫度在350度左右，合金鋼出現蠕變的溫度至少在400度，蠕變的溫度大約處在材料熔化溫度的25%到35%之間。在高溫的作用下材料可能會發生球化甚至脫碳，回火等。球化的檢測方式只有通過金相檢查。蠕變損傷在其初期階段很難被檢查到，一旦被檢測到，就屬于即將報廢階段，同樣難以修復。

3 在役壓力容器檢驗

3.1 資料審查內容

檢驗前審查壓力容器的設計、制造、安裝、使用管理及歷次檢驗檢測資料，著重檢查材質資料，了解壓力容器的實際狀況是否達到標準和使用需求。有懷疑時進行現場核查，使用介質也是檢查重點之一，檢查介質的情況并初步判斷有可能出現的損傷模式。

3.2 制定檢驗方案

應該明確壓力容器的基本信息，找到準確的失效原因，將外部因素與內部因素確定下來，有針對性的選擇檢驗方案，提高檢驗質量與檢驗效率。在用壓力容器受到破壞的主要因素，通常有受力狀況、使用的材料性能和環境因素。失效一般為上述幾個因素共同作用的結果，不同的因素所導致的缺陷也會有所差異。分析受力狀況的主要原因是確定應力狀態明確其是否有應力集中，交變應力等現象存在。材料性能主要是指其熱穩定性，耐腐蝕性等性質。環境因素主要有設備使用管理情況、周圍環境對其的影響等。

3.3 選擇檢驗方法

將壓力容器工作時要對其進行維護與管理，保障其正常功能的發揮，并定期進行檢驗。在對壓力容器進行檢驗時，能夠結合實際失效模式，合理的選擇檢驗方法，保障檢驗效果與質量。具體結合檢驗的要求，可以先宏觀的檢驗，具體再結合各無損檢測方法和理化檢驗方法。

（1）宏觀檢驗。宏觀檢驗對在役壓力容器檢驗非常重要。對可能發生缺陷的部位進行重點檢查。比如容易造成液體滯留沉積的部位，如封頭底部。形成縫隙死角的部位，應力集中的部位，以及壓力容器的汽液相交界部位，這都是重點檢查的部位。在一般狀態下，宏觀檢查的判斷方式是視覺，視覺檢測的主要工具是燈光和放大鏡。宏觀檢查要準確需要非常多的實踐經驗和專業知識，所以最好是有經驗的人員進行操作。

（2）超聲波測厚。使用超聲波測厚儀時，應該認識到不一樣的材料的聲速修正和被測工件溫度的影響。正常的工作當中，會受到介質的影響，所以其壓力容器壁會發生磨損狀態或異常增厚，如果長期發展下去，質量和安全就會受到損壞，通過超聲波儀器測量壓力容器壁的厚度與原始數據進行對比，就可以了解其基本狀況。

（3）內外壁檢測。壓力容器在外表上最常見的缺點是裂紋，因為人的肉眼可視度受到限制，很多裂紋是沒有辦法通過肉眼觀察的，所以進行表面檢測時通常會采用磁粉以及滲透檢測。因為磁粉檢測的靈敏度較高，且成本低廉，對于鐵磁性材料應優先選用磁粉檢測。如果是非磁性材質可以選擇滲透檢測，但是滲透劑應該對容器沒有任何損壞。對于應力腐蝕傾向以及低溫壓力容器，最好的檢測方法是濕熒光磁粉檢測。經驗表明，大多數情況下裂紋都是在焊縫附近產生，因為進行焊接時會產生淬硬組織以及殘余的應力，所以表面檢測應該檢測焊跡焊疤部位。

（4）其他檢測手段。壓力容器的檢測技術一直在發展，除了上文所敘述的一些方法之外，還有用于埋藏缺陷檢測的射線檢測（RT）、超聲波檢測（UT）、衍射時差法技術（TOFD）；聲發射以及導波技術等；對材質有懷疑或有必要時也可進行硬度檢測、金相分析或材質分析。像衍射波時差法已經應用在很多行業當中，例如大型儲罐的定期檢驗，球罐的定期檢驗等。對于壁比較厚的容器，衍射波時差法有很大的優勢能夠根據檢測出來的缺陷判斷其是否需要處理。

4 總結

在壓力容器發生缺陷時能運用合理的檢測手段、進行準確的判斷分析。一方面能夠保證設備在安全的環境下運行，同時也能夠提高壓力容器的使用壽命和使用效率。本文主要對常見的缺陷以及檢測方式進行了簡單論述，能夠為在役壓力容器的檢驗進行一些理論性的參考，還有很多容器缺陷沒有進行詳細敘述，需要檢測人員在實際工作中進行總結。

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作者簡介：魏強（1984-），男，寧夏銀川人，本科，助理工程師，主要從事承壓類特種設備檢驗檢測工作。