浅析化工设备压力容器破坏及预防措施

杨中奇

（天津市晶纯科技有限公司，天津300000）

压力容器的维护对化工企业的发展有着直接关系，对压力容器常见的破坏形式进行相应的预防和维护能够有效的降低化工生产的成本，且能够降低周围工作人员的危险系数，保证周围居民的生命安全。对压力容器常见的破坏进行分析，总结出相应的经验，对提升压力容器的使用寿命、防止重复制造、节约成本资源有着重要意义。以下对化工设备压力容器常见的破坏形式进行了分析，并给出了相应的预防措施[1]。

1 化工企业压力容器常见的破坏形式及其预防措施

1.1 韧性破坏

金属材料最容易发生的就是塑性变形，在该变形处产生较小的细孔，而细孔很容易被杂质填充，在外力的作用下，细孔中的杂质和基体界分离，形成裂纹，最终出现容器破裂。金属容器出现塑性变形时发生破裂的前兆，并且缓解压力、延迟破裂时间的形式，若在此过程中不及时的采取想用措施，随着时间的推移压力容器发生破裂的可能性就不断增大。压力容器出现韧性破裂的主要原因是由于容器的液化气压出现充装过量，或者在容器的使用过程中超压以及在维护过程中由于某些不正确的操作导致的容器壁变薄，使其的承受力降低，大大增加容器破裂的概率。

韧性破坏的预防措施：要想预防压力容器出现的韧性破裂首先要做的就是要正确的设计压力容器，并且相关人员进行操作时一定要严格按照相应的规章制度进行，在容器的外部设置一个超压泄放的装置，该装置在容器的压力超过一定数值时，就会自动帮助容器泄压，保证容器的安全运行。另外在对其进行维护时，工作人员也要注意选择适当的方式，尽量不出现失误，保证容器的维护工作顺利完成。最后就是要加强对容器的检查，工作人员要时刻注意容器的变化，观察其是否有出现破裂的前兆，如若发现上述前兆，就要立即对压力容器采取预防措施，防止容器破裂[2]。

1.2 脆性破坏

压力容器出现脆性破坏的原因是由于容器在制造过程中选择的材料的韧性不足，并且在制造过程中，焊接接头在力学、物理学、化学性能等方面设计不合理，导致容器在制造过程中就出现质量不过关的情况，不符合容器制造的标准，然后再加上对其进行冷加工时没有满足相应的变形技术要求，大大增加其出现破裂的概率，最后就是压力容器内部还存在一定的残余应力，以上几种情况都容易让压力容器出现脆性破裂。通常在低温条件下，压力容器所承载的负荷主要是静负荷，当温度降低时就会使容器的韧性减低，然后出现剪切断裂。压力容器在出现脆性破坏时基本上没有任何前兆，不会产生严重的塑性变形状况，但是会在局部出现细微的变形，然而这种变形过于细小，在对其进行检修时很难发现。总体而言，脆性破坏通常发生在低温情况下，这个时候容器的韧性大大降低，破裂从细微的缺陷开始。

预防脆性破裂的措施：对脆性破裂进行预防首先是保证容器在生成过程中的质量，保证各个指标要达标，选择一些韧性比较好的材料，并且在接头焊接时要注意减少焊缝应力集中，及时消除掉容器内部的残余应力，在容器制造完成后，要对容器进行全方面检查，保证容器没有丝毫的质量问题。另外就是在容器的使用过程中一定要严格按照使用规范进行，注意周围的温度变化，一旦超过指定的温度范围，就要及时停止运行，以防出现温度变化过大产生的压力容器脆性破裂。最后就是在对容器的维护过程中，要按照“固定压力容器安全技术监察规程”对容器进行定期检查，一旦发现容器出现变形、缺陷以及工作人员的违规操作，要及时制止，以免出现更大的裂纹。

1.3 疲劳裂纹

压力容器出现疲劳破裂是由于金属表面形成一个驻留滑移带，裂纹随着切应力的方向向着容器内部不断扩展，进而转向和主应力垂直的方向，该过程的裂纹扩展速度较为缓慢，但是若不及时对裂纹进行处理，随着时间的增长以及压力容器的使用，裂纹就会穿过晶面迅速向着主应力垂直的方向再度扩展。压力容器出现疲劳裂纹的主要原因是因为容器所承受的循环负荷变化较大，在加上局部应力过高，极大的超出了容器所能够承受的压力。还有就是容器在制造过程中出现的问题，应用一些高强度的低合金钢材和一些超厚的材料，让容器的焊接难度大大增加，最终导致焊接的质量较低，很容易发生疲劳破裂。就特征而言，疲劳破裂和脆性破裂都没有较为明显的特征，变形程度较小，不易察觉。另外，压力容器也会在温度和承载力变化过大的情况下发生破裂，而产生破裂的位置一般是承受应力的主要部位，或者在生产过程中存在质量问题的部位，产生的疲劳裂纹通常都能穿透容器壁。

疲劳破裂的预防措施：预防压力容器疲劳破裂的主要方式就是要保证其在生产过程中的各项指标达标，保证容器本身的质量，选择抗疲劳性强的材料，然后对容器进行相应的疲劳分析。其次就是避免不断的、频繁的使用，防止因为压力和温度变化过大而出现的裂纹，全面确保压力容器安全、稳定的运行。

1.4 腐蚀破裂

压力容器的腐蚀破裂是一种较为常见的破裂形式，产生该破裂的原因是由于高温造成的压力容器局部过热，另外一部分没有产热，出现容器内部温差，在处理一氧化碳和二氧化碳时容易出现渗碳腐蚀，且在高压或者水分多的情况下处理硫和氢等物质时出现的腐蚀，另外，在多种混合气体中添加一些水也会出现腐蚀。在高压、高温的情况中碳含量过高发生氢脆，导致容器遭到腐蚀的概率大大增加。而腐蚀破裂根据北部应力的不同又可以分为疲劳腐蚀、应力腐蚀以及渗碳腐蚀等。

预防腐蚀破裂的措施：由于腐蚀破裂出现的原因以及类型的不同，所以在对其采取措施时也要根据实际情况进行预防，针对应力腐蚀可以选择一些对于应力腐蚀不太敏感的材料，并添加相应的缓蚀剂，在容器的制造过程中尽可能的避免应力过于集中，然后就是降低材料对于脆性的敏感度，防止周围出现有氢环境。

1.5 蠕变破裂

当压力容器长时间在高温环境下工作时，容器材料就会随着时间的推移降低相应的性能，该性能表现为器壁发生变形，容器的体积慢慢变大，最后导致材料的韧性降低，最终发生低应力脆断的概率大大增加，当情况进一步严重时，就会出现蠕变破裂，而容器在高温的情况下负载会不断增大，还会造成另外一类容器破裂，也就是所谓的蠕变疲劳破裂。

预防蠕变破裂的方法：首先要做的就是按照国家相应的标准进行容器的制造，尽量选择满足高温力学性能相关的材料，且在容器的使用过程中不能让其长时间在高温环境下运行，控制好容器壁的温度，一旦容器出现塑性变形的痕迹，就要及时对其进行处理，防止容器破裂发展为蠕变破裂，最后就是要加强工作人员的检查力度，时刻观察容器的情况，一旦有出现破裂的痕迹，就要立即采取相应的预防措施[3]。

2 总结

总体而言，在化工企业的日常工作中，工作人员要时刻注意容器的变化，根据以往容器出现破裂的形式总结经验，一旦有可疑的情况出现，就要立即采取预防措施，只有这样，才能全面提升压力容器的运行安全。当下阶段化工企业的压力容器使用过程中还存在一些问题，但是随着生产技术的不断提升以及压力容器质量的提高，压力容器的破裂问题终会得到解决。