化工設(shè)備壓力容器破壞原因與預(yù)防策略探討

諶紹晨

（寧德市市場監(jiān)督管理綜合執(zhí)法支隊蕉城大隊，福建 寧德 352100）

化工設(shè)備壓力容器運行環(huán)境惡劣易于受到腐蝕介質(zhì)影響，發(fā)生裂紋和變形相關(guān)問題，壓力容器受到破壞造成的影響較大，這就需要認(rèn)真做好預(yù)防工作可針對常見的壓力容器破壞問題分析，待明確化工設(shè)備壓力容器破壞的具體原因后，有針對性地進行預(yù)防，以此使得壓力容器運行狀態(tài)良好，防止發(fā)生安全事故問題。

1 化工設(shè)備壓力容器相關(guān)情況淺談

當(dāng)前，壓力容器在工業(yè)、軍工、化工等領(lǐng)域中均得到了較好的應(yīng)用，作為承壓力較強的密閉容器在不同領(lǐng)域中應(yīng)用均可發(fā)揮重要的作用，特別為化工壓力容器、石油化工壓力容器的應(yīng)用效果較好，其中石油化工領(lǐng)域中壓力容器的應(yīng)用占比為55%左右，無論化工領(lǐng)域還是石油化工領(lǐng)域，壓力容器的運用，均能發(fā)揮傳熱、傳質(zhì)和反應(yīng)等功效，在存儲運輸氣體及液體方面能夠在安全條件下完成轉(zhuǎn)移。不僅如此，化工設(shè)備壓力容器在工業(yè)領(lǐng)域、民用領(lǐng)域中應(yīng)用前景均較好，例如，不同類型壓縮機、冷卻器，以及液體冷卻劑儲罐和油水分離器等均比較常用。因為壓力容器在化工領(lǐng)域中能發(fā)揮關(guān)鍵作用，因而要求工作人員實際應(yīng)用壓力容器的時候考慮到其用途及具體需要，然后確定適合的壓力容器類型、參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)合理應(yīng)用壓力容器，從而加強對壓力容器的保護避免受到破壞。化工設(shè)備壓力容器為可裝載氣體/液體存在一定壓力的密閉設(shè)施，一般來講，壓力容器為固定式壓力容器，因該設(shè)備存儲及使用的過程存在一定危險，所以要求參照固定式壓力容器安全技術(shù)規(guī)程確定壓力容器分類情況，明確各類型壓力容器相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，涉及多方面內(nèi)容，比如，壓力容器材料、設(shè)計、制造，以及安裝和檢查相關(guān)規(guī)定，我國壓力容器需具備進口商品安全質(zhì)量許可。具體分類情況：（1）參照固定式壓力容器安全技術(shù)規(guī)程分類主要有第一組介質(zhì)壓力容器、第二組介質(zhì)壓力容器；（2）聯(lián)系介質(zhì)、壓力及容積等標(biāo)準(zhǔn)劃分包括I ～III 類壓力容器；（3）根據(jù)壓力大小分類主要包括超壓壓力容器、高壓壓力容器、中壓壓力容器、低壓壓力容器幾種；（4）結(jié)合承壓方式包含內(nèi)壓壓力容器及外壓壓力容器；（5）按工作溫度分類有低溫壓力容器、常溫壓力容器、高溫壓力容器；（6）結(jié)合工作方式劃分有鍛造壓力容器、焊接壓力容器和鑄造壓力容器。

2 化工設(shè)備壓力容器常見破壞原因分析

2.1 壓力容器蠕變破壞原因

高溫下，壓力容器長時間運行無法確保性能，嚴(yán)重情況還會發(fā)生壓力容器變形、材料韌性不足相關(guān)狀況，若是工作人員沒有及時處理，對壓力容器使用壽命還會構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2.2 壓力容器腐蝕破壞原因

發(fā)生壓力容器腐蝕問題為腐蝕介質(zhì)下壁厚降低、壓力容器內(nèi)部溫度過高所致，在應(yīng)力條件下，則會發(fā)生壓力容器腐蝕開裂現(xiàn)象，這個過程為數(shù)日～數(shù)月，因此做好預(yù)防工作非常重要。

2.3 壓力容器疲勞裂紋破壞原因

壓力容器金屬表面存在柱流滑移帶，隨著時間的增加柱流滑移帶在切應(yīng)力作用下逐漸形成裂紋，沒有及時妥善處理裂紋必然會不斷加大，對壓力容器會構(gòu)成不良的影響。與此同時，裂紋主要順著壓力容器應(yīng)力垂直方向擴展，致使壓力容器產(chǎn)生疲勞裂紋，這和壓力容器負(fù)荷持續(xù)加大局部應(yīng)力提高、壓力容器不能承受應(yīng)力有關(guān)，而且壓力容器設(shè)計制造時存在一定問題不能保證質(zhì)量，因而引發(fā)該方面的問題。壓力容器材料為高強度低合金鋼材及超厚材料，不能確保壓力容器整體的焊接效果，易于發(fā)生焊接位置硬度不足情況，并且在外力作用下會發(fā)生斷裂。另外，壓力容器疲勞破壞問題的出現(xiàn)與溫度因素、承載力變化因素均存在緊密聯(lián)系。

2.4 壓力容器韌性破壞原因

由于壓力容器通過金屬材料所制成，金屬材料塑性變形的可能性較大如果產(chǎn)生該方面問題，必然會致使壓力容器變形位置存在細(xì)孔，在外力條件下，形成裂紋而這也是造成壓力容器破壞的主要原因。通過研究發(fā)現(xiàn)，壓力容器塑性變形會造成設(shè)備受到破壞，究其原因和壓力容器裝載氣體/液體壓強過高存在聯(lián)系，充裝過量或是實際使用壓力容器時操作不規(guī)范，均會對壓力容器質(zhì)量、壓力容器使用時間構(gòu)成直接影響，如此一來，無疑會加大壓力容器破壞的概率。

2.5 壓力容器脆性破壞原因

制造壓力容器時選材質(zhì)量存在問題，則會出現(xiàn)壓力容器脆性破壞情況，其中壓力容器材料韌性未達到要求，在焊接過程及組裝過程操作不合理，均無法確保壓力容器的質(zhì)量。實際制作壓力容器時，應(yīng)滿足力學(xué)、物理學(xué)及化學(xué)等要求，合理利用冷加工技術(shù)及變形技術(shù)處理，若沒有做好上述工作并有效利用技術(shù)方法處理，易于加大壓力容器破裂的可能性。不僅如此，壓力容器內(nèi)部存在一定應(yīng)力受到破壞的概率也會大大增加，壓力容器處于低溫條件下，應(yīng)該密切關(guān)注壓力容器內(nèi)外部環(huán)境變化做好相應(yīng)的防范措施。壓力容器脆性破壞問題發(fā)生前無明顯表現(xiàn)，局部存在細(xì)小裂紋不易于發(fā)現(xiàn)，如果壓力容器韌性下降并且處于低溫環(huán)境下破壞情況發(fā)生率較高，需引起重視。

3 化工設(shè)備壓力容器破壞的不良影響研究

（1）對設(shè)備運行狀態(tài)會造成嚴(yán)重影響。化工企業(yè)對壓力容器運行的要求非常高，需要注意的是，壓力容器運行的環(huán)境較差，而長時間處于腐蝕環(huán)境、高溫環(huán)境、高壓環(huán)境等，無疑會受到振動因素、內(nèi)部腐蝕介質(zhì)因素影響，此時，容易發(fā)生壓力容器質(zhì)量方面問題，不能確保壓力容器得到正常使用。

（2）對環(huán)境污染嚴(yán)重。化工企業(yè)生產(chǎn)的過程所使用的原料、中間體和副產(chǎn)品等，均存在工業(yè)毒性和工業(yè)腐蝕性，如果泄漏至水體或是環(huán)境空氣中特別為沒有處理的化工工業(yè)物質(zhì)，對環(huán)境會造成嚴(yán)重的污染影響，同時，趨于該種狀態(tài)無法維護化工企業(yè)的經(jīng)濟效益，會造成嚴(yán)重人員傷亡。

（3）存在的危險性較大?；ぎa(chǎn)品具有多方面特點，比如，高溫、高壓、毒性、易燃易爆等特點，發(fā)生壓力容器火災(zāi)事故、壓力容器泄漏事故、壓力容器爆炸事故的概率均較高，因一些化工原料存在毒性及易燃性，故此易于引發(fā)化工企業(yè)內(nèi)部安全事故。

4 化工設(shè)備壓力容器破壞預(yù)防對策芻議

4.1 壓力容器蠕變破壞預(yù)防方法

參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定對壓力容器進行設(shè)計和制造，應(yīng)選用耐高溫材料對壓力容器壁的溫度加以嚴(yán)格控制，目的為促使壓力容器于高溫條件下穩(wěn)定運行、防止出現(xiàn)塑性變形問題。另外，要求工作人員認(rèn)真觀察壓力容器運行的整體狀態(tài)，避免發(fā)生設(shè)備受到破壞的現(xiàn)象。

4.2 壓力容器腐蝕破壞預(yù)防方法

通過使用緩蝕劑和確保壓力容器接頭焊接質(zhì)量的方式，利于防止發(fā)生壓力容器腐蝕破壞情況，其中緩蝕劑的應(yīng)用能對金屬介質(zhì)加以保護，主要會對壓力容器表面覆蓋層進行保護避免出現(xiàn)設(shè)備表面正負(fù)極反應(yīng)，所以建議使用緩蝕劑進行抗腐蝕工作?；て髽I(yè)實行壓力容器抗腐蝕預(yù)防工作期間，需考慮企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營情況及產(chǎn)品性質(zhì)，合理使用氧化膜、吸附膜及沉淀膜等，同時，可以使用氧化劑于金屬化學(xué)反應(yīng)原理下使壓力容器表面金屬形成一層保護膜，以此使得壓力容器的質(zhì)量得到有效保障；加強壓力容器接頭質(zhì)量同樣有助于有效預(yù)防腐蝕問題的出現(xiàn)，工作人員應(yīng)該考慮焊接材料的質(zhì)量、厚度、價格，以及金屬材料的硬度和強度等因素綜合選擇，從而為壓力容器焊接工作提供良好的支持，滿足實際要求。

4.3 壓力容器疲勞裂紋破壞預(yù)防方法

按壓力容器使用及運行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作，選用存在抗疲勞性的壓力容器材料、擇優(yōu)選擇壓力容器抗疲勞性設(shè)計方案，確保壓力容器運行狀態(tài)穩(wěn)定。

4.4 壓力容器韌性破壞預(yù)防方法

工作人員對壓力容器設(shè)計的時候，需參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，在壓力容器外部安裝超壓泄放裝置確保內(nèi)部壓力符合要求，壓力容器壓力過高建議使用外置超壓泄放裝置壓力容器卸壓，以此使得壓力容器得到合理利用。不僅如此，相關(guān)工作人員實行壓力容器維護過程中需要聯(lián)系具體狀況，對壓力容器維護及保養(yǎng)使其運行更加穩(wěn)定安全，并且定期檢查壓力容器運行情況，然后聯(lián)系壓力容器運行數(shù)據(jù)客觀評判化工設(shè)備有無受到破壞，如果存在韌性破壞的安全隱患，應(yīng)該于第一時間采用相關(guān)措施處理。

4.5 壓力容器脆性破壞預(yù)防方法

實行壓力容器生產(chǎn)的過程遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作，選用韌性滿足要求的材料提高壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量，考慮到實際需要實行焊接工作、合理調(diào)整壓力容器內(nèi)部殘余應(yīng)力。在實際應(yīng)用壓力容器過程和壓力容器運行過程做好溫度控制工作，如果存在環(huán)境溫度過高或是過低的現(xiàn)象，立即停止壓力容器運行，主要的目的為有效防范壓力容器受到溫度變化發(fā)生脆性破裂問題。對壓力容器維護保養(yǎng)階段參照固定壓力容器安全技術(shù)規(guī)程加以全面檢查，重點對日常壓力容器運行狀態(tài)檢查，如若發(fā)現(xiàn)問題，及時處理防止引發(fā)安全事故。

4.6 其他方面壓力容器破壞預(yù)防方法

（1）確保壓力容器質(zhì)量。化工設(shè)備壓力容器生產(chǎn)、使用期間存在一定的安全隱患，作為危險化工設(shè)備在使用的時候需確保壓力容器質(zhì)量。針對此，應(yīng)該構(gòu)建完善的自檢流程、互檢流程，通過精細(xì)化管理和流程管理進行管理，在發(fā)現(xiàn)壓力容器問題后，及時處理形成壓力容器破壞預(yù)防意識及理念，結(jié)合壓力容器使用情況編制相應(yīng)的監(jiān)測使用機制，旨在有效規(guī)避壓力容器安全事故的發(fā)生。此外，應(yīng)結(jié)合監(jiān)測過程壓力容器質(zhì)量問題進行針對性維護，并且合理利用現(xiàn)有資源避免資源浪費。

（2）實行系統(tǒng)監(jiān)測。工作人員需提高自身綜合素養(yǎng)、規(guī)范操作監(jiān)測系統(tǒng)，并且構(gòu)建數(shù)據(jù)庫及時將壓力容器運行期間破壞形式和原因傳輸于數(shù)據(jù)庫，為自動監(jiān)測化工設(shè)備壓力容器破壞情況提供良好的支持。與此同時，工作人員需準(zhǔn)確掌握部件損壞的具體原因、相關(guān)危險因素，例如，熱應(yīng)力、高溫蠕變、壓力波動/頻繁加卸壓、長時間處于高溫環(huán)境等因素所致壓力容器破壞，此后編制相應(yīng)的預(yù)防方案有針對性地進行壓力容器破壞預(yù)防。

（3）合理使用相關(guān)檢測技術(shù)。對于壓力容器破壞問題而言，應(yīng)在停機狀態(tài)下對壓力容器檢測、管道檢測，其中使用數(shù)字成像檢測技術(shù)可在射線透照原理下，經(jīng)成像器件對接收信息進行處理，數(shù)字成像可以很好地使用計算機軟件對數(shù)字成像器件加以控制，獲得射線光子——數(shù)字圖像轉(zhuǎn)化的效果，然后通過顯示器清楚地觀察壓力容器裂紋問題；選用聲發(fā)射技術(shù)會在構(gòu)件、材料受力形成裂紋過程中，以彈性波釋放應(yīng)變并借助接收聲發(fā)射信號，對構(gòu)件及材料實行無損檢測，在這個過程中，能夠?qū)?shù)據(jù)實行有效處理、檢驗裂紋情況，此后全面分析并識別存在風(fēng)險的裂紋。

5 結(jié)語

化工設(shè)備壓力容器在應(yīng)用的過程易于受到破壞，所以需明確壓力容器破壞的表現(xiàn)和具體原因，然后聯(lián)系常見的壓力容器破壞問題采用預(yù)防對策加強防范，比如，壓力容器蠕變破壞、腐蝕破壞、疲勞裂紋破壞、韌性破壞、脆性破壞等問題，進而延長壓力容器的使用時間、促使壓力容器可以正常投入使用，充分發(fā)揮出化工設(shè)備壓力容器的最大應(yīng)用價值。