淺析化工設備壓力容器破壞及預防措施

楊中奇

（天津市晶純科技有限公司，天津300000）

壓力容器的維護對化工企業的發展有著直接關系，對壓力容器常見的破壞形式進行相應的預防和維護能夠有效的降低化工生產的成本，且能夠降低周圍工作人員的危險系數，保證周圍居民的生命安全。對壓力容器常見的破壞進行分析，總結出相應的經驗，對提升壓力容器的使用壽命、防止重復制造、節約成本資源有著重要意義。以下對化工設備壓力容器常見的破壞形式進行了分析，并給出了相應的預防措施[1]。

1 化工企業壓力容器常見的破壞形式及其預防措施

1.1 韌性破壞

金屬材料最容易發生的就是塑性變形，在該變形處產生較小的細孔，而細孔很容易被雜質填充，在外力的作用下，細孔中的雜質和基體界分離，形成裂紋，最終出現容器破裂。金屬容器出現塑性變形時發生破裂的前兆，并且緩解壓力、延遲破裂時間的形式，若在此過程中不及時的采取想用措施，隨著時間的推移壓力容器發生破裂的可能性就不斷增大。壓力容器出現韌性破裂的主要原因是由于容器的液化氣壓出現充裝過量，或者在容器的使用過程中超壓以及在維護過程中由于某些不正確的操作導致的容器壁變薄，使其的承受力降低，大大增加容器破裂的概率。

韌性破壞的預防措施：要想預防壓力容器出現的韌性破裂首先要做的就是要正確的設計壓力容器，并且相關人員進行操作時一定要嚴格按照相應的規章制度進行，在容器的外部設置一個超壓泄放的裝置，該裝置在容器的壓力超過一定數值時，就會自動幫助容器泄壓，保證容器的安全運行。另外在對其進行維護時，工作人員也要注意選擇適當的方式，盡量不出現失誤，保證容器的維護工作順利完成。最后就是要加強對容器的檢查，工作人員要時刻注意容器的變化，觀察其是否有出現破裂的前兆，如若發現上述前兆，就要立即對壓力容器采取預防措施，防止容器破裂[2]。

1.2 脆性破壞

壓力容器出現脆性破壞的原因是由于容器在制造過程中選擇的材料的韌性不足，并且在制造過程中，焊接接頭在力學、物理學、化學性能等方面設計不合理，導致容器在制造過程中就出現質量不過關的情況，不符合容器制造的標準，然后再加上對其進行冷加工時沒有滿足相應的變形技術要求，大大增加其出現破裂的概率，最后就是壓力容器內部還存在一定的殘余應力，以上幾種情況都容易讓壓力容器出現脆性破裂。通常在低溫條件下，壓力容器所承載的負荷主要是靜負荷，當溫度降低時就會使容器的韌性減低，然后出現剪切斷裂。壓力容器在出現脆性破壞時基本上沒有任何前兆，不會產生嚴重的塑性變形狀況，但是會在局部出現細微的變形，然而這種變形過于細小，在對其進行檢修時很難發現。總體而言，脆性破壞通常發生在低溫情況下，這個時候容器的韌性大大降低，破裂從細微的缺陷開始。

預防脆性破裂的措施：對脆性破裂進行預防首先是保證容器在生成過程中的質量，保證各個指標要達標，選擇一些韌性比較好的材料，并且在接頭焊接時要注意減少焊縫應力集中，及時消除掉容器內部的殘余應力，在容器制造完成后，要對容器進行全方面檢查，保證容器沒有絲毫的質量問題。另外就是在容器的使用過程中一定要嚴格按照使用規范進行，注意周圍的溫度變化，一旦超過指定的溫度范圍，就要及時停止運行，以防出現溫度變化過大產生的壓力容器脆性破裂。最后就是在對容器的維護過程中，要按照“固定壓力容器安全技術監察規程”對容器進行定期檢查，一旦發現容器出現變形、缺陷以及工作人員的違規操作，要及時制止，以免出現更大的裂紋。

1.3 疲勞裂紋

壓力容器出現疲勞破裂是由于金屬表面形成一個駐留滑移帶，裂紋隨著切應力的方向向著容器內部不斷擴展，進而轉向和主應力垂直的方向，該過程的裂紋擴展速度較為緩慢，但是若不及時對裂紋進行處理，隨著時間的增長以及壓力容器的使用，裂紋就會穿過晶面迅速向著主應力垂直的方向再度擴展。壓力容器出現疲勞裂紋的主要原因是因為容器所承受的循環負荷變化較大，在加上局部應力過高，極大的超出了容器所能夠承受的壓力。還有就是容器在制造過程中出現的問題，應用一些高強度的低合金鋼材和一些超厚的材料，讓容器的焊接難度大大增加，最終導致焊接的質量較低，很容易發生疲勞破裂。就特征而言，疲勞破裂和脆性破裂都沒有較為明顯的特征，變形程度較小，不易察覺。另外，壓力容器也會在溫度和承載力變化過大的情況下發生破裂，而產生破裂的位置一般是承受應力的主要部位，或者在生產過程中存在質量問題的部位，產生的疲勞裂紋通常都能穿透容器壁。

疲勞破裂的預防措施：預防壓力容器疲勞破裂的主要方式就是要保證其在生產過程中的各項指標達標，保證容器本身的質量，選擇抗疲勞性強的材料，然后對容器進行相應的疲勞分析。其次就是避免不斷的、頻繁的使用，防止因為壓力和溫度變化過大而出現的裂紋，全面確保壓力容器安全、穩定的運行。

1.4 腐蝕破裂

壓力容器的腐蝕破裂是一種較為常見的破裂形式，產生該破裂的原因是由于高溫造成的壓力容器局部過熱，另外一部分沒有產熱，出現容器內部溫差，在處理一氧化碳和二氧化碳時容易出現滲碳腐蝕，且在高壓或者水分多的情況下處理硫和氫等物質時出現的腐蝕，另外，在多種混合氣體中添加一些水也會出現腐蝕。在高壓、高溫的情況中碳含量過高發生氫脆，導致容器遭到腐蝕的概率大大增加。而腐蝕破裂根據北部應力的不同又可以分為疲勞腐蝕、應力腐蝕以及滲碳腐蝕等。

預防腐蝕破裂的措施：由于腐蝕破裂出現的原因以及類型的不同，所以在對其采取措施時也要根據實際情況進行預防，針對應力腐蝕可以選擇一些對于應力腐蝕不太敏感的材料，并添加相應的緩蝕劑，在容器的制造過程中盡可能的避免應力過于集中，然后就是降低材料對于脆性的敏感度，防止周圍出現有氫環境。

1.5 蠕變破裂

當壓力容器長時間在高溫環境下工作時，容器材料就會隨著時間的推移降低相應的性能，該性能表現為器壁發生變形，容器的體積慢慢變大，最后導致材料的韌性降低，最終發生低應力脆斷的概率大大增加，當情況進一步嚴重時，就會出現蠕變破裂，而容器在高溫的情況下負載會不斷增大，還會造成另外一類容器破裂，也就是所謂的蠕變疲勞破裂。

預防蠕變破裂的方法：首先要做的就是按照國家相應的標準進行容器的制造，盡量選擇滿足高溫力學性能相關的材料，且在容器的使用過程中不能讓其長時間在高溫環境下運行，控制好容器壁的溫度，一旦容器出現塑性變形的痕跡，就要及時對其進行處理，防止容器破裂發展為蠕變破裂，最后就是要加強工作人員的檢查力度，時刻觀察容器的情況，一旦有出現破裂的痕跡，就要立即采取相應的預防措施[3]。

2 總結

總體而言，在化工企業的日常工作中，工作人員要時刻注意容器的變化，根據以往容器出現破裂的形式總結經驗，一旦有可疑的情況出現，就要立即采取預防措施，只有這樣，才能全面提升壓力容器的運行安全。當下階段化工企業的壓力容器使用過程中還存在一些問題，但是隨著生產技術的不斷提升以及壓力容器質量的提高，壓力容器的破裂問題終會得到解決。