基于失效模式的在役压力容器检验方法探讨

陈红华

摘要： 目前，在社会多个行业发展中失效理论被广泛使用，然而其中压力容器是目前现代化工业发展中的基础设备措施。现在具有很重大意义的是要将压力容器的检测工作全面落到实处。而以下文章是在阐述失效模式的基础上，另外对压力容器在检验出失效模式以后的应用方法及流程进行详细分析。

关键词：在役压力容器;失效模式;检验流程

引言

在役压力容器在使用的过程中，会出现不同的摩擦，产生失效模式，失效模式若不能及时进行整改，会严重影响到整体的生产，需要根据检验方案的正确制定以及检验手段的正常选择，更好的提高对失效模式的优化，保证企业生产的正常运行

1、失效模式在在役压力容器检验的理论分析

相对来说，我们国家的工业现代化建设工程基础弱，很多材料冶炼等各种手段大多处于初期的发展阶段，另外还有自身企业的生产问题以及需要的过高成本等有了很大的限制，导致压力容器存在了很大的变形或断裂等各种问题。在使用其作业的过程中，正是因为压力容器存在的不足和各种缺陷，导致不停出现安全生产的问题。这对于正处在发展阶段的我们，造成了很严重的负面影响。压力容器的各种缺陷使其很容易失效，而在这个过程中它会产生物理或者化学反应，使其失效的模式有了变化。据此，我们大概可以将失效模式分为五种。第一种类型：是压力容器因变形导致失效的模式。要想进一步探究压力容器变形的原因，就要查看其变形程度对失效模式进行再一次的分析，如果压力容器的弹性程度是由轻到重逐渐递增，则可以分析弹性状况、蠕变状况以及塑性状况这三种状态的压力容器失效模式;第二种类型：是因为压力容器自身断裂后失效。而这根据断裂的程度进行划分后，又可以分为两种。一种是韧性状态下的容器断裂以及脆性状态下的断裂，另一种是断裂的模式不同，根据其断裂的裂缝形成的路径进行分类，有三种不同的状态：有沿晶分布、混晶分布以及穿晶分布的断裂形式。第三种类型：是压力容器由于腐蚀而失效的模式。而这种模式可以根据它腐蚀的部位、程度以及原由或腐蚀特征等进行多种情况划分。大致分为：均匀程度的腐蚀失效模式、点腐状态的腐蚀程度以及电偶状态下的压力容器腐蚀模式。第四种类型：是压力容器长期受到磨损的失效模式。第五种类型：是压力容器因泄漏导致失效的一种模式。这种模式是机械运用过多、只要应力以及超负荷运作等因素而造成设备疲惫。一种是因设备使用过多而造成无法承受应力，进而压力容器发生泄漏，另一种是环境导致容器发生断裂变形，有了漏洞让其失效。

我国在工业现代化建设起步比较晚，以至于材料冶炼等相关技术目前仍然处于初级的发展阶段，再加上有生产企业自身的生产条件以及存在生产成本等方面的限制，导致压力容器普遍存在着变形以及断裂等问题的发生，由于压力容器存在着一些使用缺陷和不足的问题，是导致压力容器在使用过程中经常会出现一些安全生产问题，这对于我国工业现代化建设发展带来不良影响。

2、失效模式的分类

2.1失稳

在多种情况中，失稳也是压力容器形变失效当中的一种。在对压力容器进行最初设计过程中，人们大多数情况是注意设备处于高温高压下的承压能力，往往将处于低压时的各种情况忽略不视。甚至在很常规的压力下操作，也会出现失稳状态的问题。比如很多夹套容器容易出现失稳。这是因为在最初设计时就已经存在隐患。相关设计人员往往在利用加圈模式进行承受外压能力得到提高时，没有按照强圈要满足惯性矩的硬性标准，大多会将这一点完全忽略。如果室内温度发生变化导致其发生了变形，结果就是压力容器直接报废，甚至无法作出修复。

2.2蠕变

压力容器在一定的承载负荷以及温度较高的一系列作用下產生了塑性变形的状态，这就是蠕变状态的变形。而且不同材质会出现蠕变的温度是不同的。比如说，碳钢在350度左右可能就会发生变形，而合金钢的温度却要达到400度以上才可以发生。而这说明蠕变的温度是根据材料可熔化温度的百分比决定，大约在其25%到35%之间。在相当高的温度下，材料受热大多会发生球化或者脱碳以及回火等情况。而是否球化只能 通过利用金相这一种检测方法进行查验。蠕变这种情况在施工的最初阶段，是很难被发现的或者查验到的。如果后期被检测到，同样是已经处于一个报废的阶段，也是很难得到修复的那种。

3、失效模式在役压力容器检验

3.1检验方案的设定

根据以下流程的描述可以看出检验方案是如何设定。首先，要有一定说服力度的检验依据，其次对受到检验的对象压力容器进行最基本信息的分析，对它的受力状况进行确认，性能材料以及工艺流程是否存在外界因素参加的可能，除此以外，对周边环境，处于哪种失效模式作出方案，根据失效模式得出检测程度以及无损方式的检测选择，最后将所得到的检测结果进行总结，作出一个结论性报告。

很大一部分情况是因为压力容器的承担负荷过大，通过这个特点，在初期的管理方面和日常使用后的维护方面要做出一定的保养。为了将不安全事故进行提前的预防工作，年度的检查最主要是对容器外部的整体检测。同时要求容器是停止运作的状态，进而相关检修人员进入到内部进行一个深化检查。而在真正的检查过程中，检验的工作人员需要做很多项作业，大致有隔热层的检测、宏观检测以及对气密性和材料强度的检测。不同层面的检测要用到不同的方法进行，它们有很大的区别。另外，还有对容器内壁的厚度检测以及容器表面的光滑程度等。如果想要有一个无比精确的检测结果，检测人员可以利用无损检测技术，像超声或者射线这两种进行。检测人员开始工作之前，要对作业的环境有明确的了解，按照科学合理的检测标准，才是得到精确结果的关键。

3.2对压力容器的检验操作

在实际对压力容器进行检测的操作中，大致情况需要分好几个步骤。

第一个步骤，是将压力容器的相关资料进行一个书面形式的审查。通过对容器自身的材料制作进行初步审查，主要是检测容器本身的设计压力、韧性程度、温度调试、耐高温、低温以及腐蚀等各方面的能力是否已经达到了国家发表的工艺所要求的特定标准。通过对压力容器自身可以储存或者流通的介质进行检验，尤其是戒指在容器内运行时它所涉及到的成分以及相关杂质进行准确分析，测定这个压力容器是否可以达到应力腐蚀的标准规定，检验压力容器在运作的过程中会不会出现疲劳、蠕变、低温变形以及脆断等各种失效模式的突变。在压力容器正常的使用过程中，要将其正常操作时使用的数据进行一个确切的记录，工作完毕之后进行情况核实。尤其是容器启动或停机等各种突发情况操作时的运行数据，对压力容器是否存在过量充装、化学物质发生爆炸、超压力失稳等各种安全隐患。

第二个步骤，对压力容器的外部和内部进行一个大体的检查，也就是宏观检查。这种检查相对简单，是利用灯光、放大镜、内窥镜等各种小型设备，利用工作人员的肉眼进行检查，观察压力容器各种不寻常的表现。除此还可以利用小锤子对容器的器壁进行不断敲打，根据回声的情况判断容器中是否存在裂纹、凹陷、腐蚀或变形以及机械损伤等各种外表隐患。宏观检查主要是检查压力容器自身的质量以及潜在外表危险的重要步骤，这是容器表面问题得以发现的最直接方法。在对其外部进行一个宏观检查时，要以它的使用情况为基础做出调查方案。比如使用情况、年限、以及是否常出现停机情况等，如果有必要，要做一個更深层次的内部调查。根据压力容器中可存的介质、适宜温度等情况，如果容器已经处于一个介质腐蚀性、温度长期过高的情况很长时间，就要对容器进行重点检查，而且要有一个重点部位的选择。否则，出现安全隐患的可能性较高。比如，因为各种介质的属性不同，很容易在容器内出现液体滞留或者固体物质长期沉积的情况，这样就需要对压力容器底部以及最底端的中心位置进行一个重点的检测;而容易出现裂缝或者变形的容器连接处，特别是胀接结构、设备内部的支撑物件等容易发生变形的裂缝死角处，一定要将其列为重点检查的压力容器内部部位。压力容器的应力集中位置，比如压力容器的开孔位置，焊接交叉部位，以及T型焊结构等重点位置，也需要给予足够的重视;压力容器中存在较大变化的位置，比如介质的气体形态与液体形态交界的热交换器、饱和热水塔底部等部位，及局部过热点等温差变化较大的部位，也应进行重点检测。

结束语

对于压力容器来讲，不仅在现代生产过程中具有重要作用，同时更是化工行业生产的重要工具，这种压力容器对化工产业生产效率以及质量等具有重要影响，成为现代化工产业生产发展的主要推动力。在实际化工生产中，因为压力的影响经常会导致其出现基本性能变化等现象，这种现象不仅影响在役压力容器的正常使用，还会阻碍化工企业的正常运行，需要在失效模式下，根据具体要求进行不断检验。

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