基于失效模式的在役压力容器检验

朱向曦

摘 要：工业企业运行过程中，压力容器是最基础的设备设施，极有可能会受到各種因素的影响，导致出现失效问题，其中磨损以及泄漏等是较突出的失效问题。因此，全面落实在役压力容器的检验工作，分析压力容器的失效形式，进一步提高检查效率与质量，确保压力容器运行更加安全，减少和降低安全事故发生概率，具有非常重要的意义。基于此，文章深入探讨基于失效模式的在役压力容器的检验，希望为工业企业以及相关工作人员提供参考与借鉴，推动工业企业实现可持续发展。

关键词：失效模式;在役压力容器;检验

中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2022）03-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.020

作为现代化工领域应用中的关键设备，压力容器对生产质量和生产效率具有直接影响，但在其实际运行中会受到各种因素的影响和干扰，可能导致压力容器的性能发生改变，进而影响压力容器的正常运行，甚至发生安全事故。

因此，全面落实在役压力容器的检验工作，深入分析压力容器的常见失效形式，制定有效的应对措施，提高压力容器的检验质量，确保压力容器运行更加安全，减少和降低安全事故发生概率，具有非常重要的意义。文章基于失效模式的在役压力容器的检验展开探讨，希望为相关技术人员提供参考，保障压力容器功能的发挥，推动相关企业的持续健康发展。

1 失效模式的含义

通常情况下，失效模式对于压力容器的影响是非常明显的，压力容器在失效过程中，它容器材料的性能会发生不同程度的改变，在不良变化过程中，又被称为压力容器失效的主要过程。

一旦压力容器出现失效模式，会导致压力容器难以充分发挥其作用，对容器的安全使用产生极大的影响与破坏，严重时还会增加安全事故发生概率，对于工业企业的健康、有序发展造成极大的影响。

通过分析，压力容器最常见的失效模式主要表现为变形失效、腐蚀严重导致功能受损以及磨损失效等，压力容器在实际使用过程中，极有可能受到不同程度的磨损，造成压力容器失去稳定性。而在失效过程中，各种失效模式有着很大的差异。

所以，为了进一步提高压力容器检验效率与水平，要运用科学的检验方法认真检验，保证检验的最终结果具有极高的质量。

2 压力容器的含义

认真分析和研究压力容器可知，其是人类生产生活中应用最为广泛的容器之一，可以有效存储液体或气体，并具备一定的承压能力。如今在石油化工企业中，压力容器凭借着自身强大的性能优势，已经得到了广泛应用，而且成为传热工艺、分离工艺中最重要的工具之一。

按照压力容器在生产工艺过程中的作用分析，可以将其分为反应压力容器、分离压力容器等多种类型，为推动企业更加安全、稳定地发展，要加大对压力容器的检验力度，保证容器在使用过程中更加稳定。

3 失效模式的主要类型

3.1 失稳

在变形失效中，失稳是最具特点的一种，当专业设计人员设计压力容器时，常常会将关注重点聚焦压力作业设备在高温高压下的使用，往往忽视低压情况下的使用，甚至有时是常压操作，但是也极有可能出现失稳的问题。例如，夹套容器出现了失稳问题，其中有很大一部分原因就是设计导致的。

运用加强圈提高承受外压能力的过程中，加强圈要与惯性矩的要求相符合，一旦出现了失稳变形，就会造成压力容器出现报废、无法再运用等情况，给后期的修复工作带来许多困难。

3.2 蠕变

通过认真分析蠕变发现，其主要是指高温或者荷载作用下压力容器产生的塑性变化。由于材质不同，出现蠕变的温度也会存在很大的差异。

例如，碳钢出现蠕变的温度在350 ℃左右，而合金钢出现蠕变的温度需要在400 ℃以上。受到高温的影响，材料极有可能会发生球化甚至是脱碳情况。

球化最有效的检查方式是金相检查，如果出现了蠕变损伤，那么在初期阶段是很难被发现和检查到的，如果能够被检测到，那就说明其处在即将报废的阶段，开展修复工作无法获得很好的效果和帮助[1]。

4 压力容器的失效模式

众所周知，我国工业现代化发展速度与发达国家相比，还存在一定的距离，材料冶炼等众多技术仍处在起步发展阶段，再加上企业自身生产条件、生产特点等各方面因素的影响与限制，造成压力容器中极可能出现变形或断裂等问题，在使用过程中极易发生安全生产事故，对工业企业的发展产生极大的影响。

按照压力容器在失效过程中呈现的物理和化学等方面的变化分析，可以将压力容器的失效模式分为五种类型：

其一，变形失效模式。为了更加准确地判断压力容器变形的情况，可以按照压力容器变形的实际程度，进行压力容器变形失效模式二次分析。将由轻到重作为原则，压力容器的变形程度可以分为弹性状态之下的压力容器变形失效模式以及蠕变状态下的压力容器变形失效模式等。

其二，断裂变形失效模式。此种失效模式又可以分为两种类型，即韧性状态之下的压力容器锻炼模式以及脆性状态之下的压力容器锻炼模式。

其三，腐蚀失效模式。此种失效模式可以按照腐蚀出现的具体位置、主要特点、出现腐蚀的主要原因等进行细致分析，也分为几种不同的类型，例如，均匀状态下的压力容器腐蚀失效模式、点腐蚀状态之下的压力容器失效模式等。

其四，磨损失效模式。

其五，泄漏失效模式。泄漏失效模式的出现主要是受到应力等各方面因素的影响，同时，可以分为多种失效模式，例如，疲劳断裂状态之下的压力容器泄漏失效模式以及环境断裂状态之下的压力容器失效方式等。

5 基于失效模式的在役压力容器检验

将失效模式作为依托和基础，认真、全面、细致地检验在役压力容器，不仅可以提高检验工作的效率与水平，而且可以第一时间找到其中的问题和安全隐患，之后制定完善的方法，妥善解决问题，帮助容器发挥其功能，推动工业企业发展[2]。

5.1 制定完善的检验方案与计划

专业工作人员要分析压力容器生产材料的主要类型、运行过程中的方式、所处生产环境、操作技术等各项内容，找到失效内容以及形成失效的主要原因，深入分析内部与外部各种因素对其产生的影响，综合多种因素之后，制定完善、健全的检验方案与计划，再按照计划中的内容、要求有序执行。

同时，要认真分析导致失效的不同因素之间的规律性、关联性，加大变量整体分析力度，找到关键因素和矛盾，不断完善和改进检验计划，实现对于压力容器失效过程的控制以及问题的解除[3]。

5.2 选择具有科学性的检验方法

当压力容器进入工作环境之前，要对其进行全面维护，并切实做好管理工作，帮助压力容器能充分发挥其作用[4]。

在实际检测过程中，可以运用宏观检测的方法，科学判断压力容器的运行状况，并运用专业工具分析运行情况，认真检查压力容器外部，确保其外部没有出现裂纹、表面损伤等问题。之后，将宏观检查工作作为基础和依托，把专业仪器设备与技术方法完美融合，二者相辅相成，对压力容器的材质以及功能等各部分指标进行专业检测，最终获得准确性极高的检测信息与数据。

此外，要帮助相关工作人员全面掌握容器的运行状况，有计划、有针对性地开展压力容器的维修与保养工作。如果检修内容和方法已经确定，之后就可以展开停機检修，定时检查非常容易出现损伤的部位[5]。

5.3 在役压力容器检验操作方法与流程

专业工作人员要认真阅读与分析压力容器的资料内容，将设备运行的主要情况、特点作为基础，加大对于压力容器材料质量的检测力度，评价压力容器的材料是否与工业产业运行期间对于压力温度的要求相一致，了解材料的韧性、温度以及抗腐蚀性是否与设计标准使用需求相符合[6]。

认真分析压力容器内部储存或已经流通的介质，检验压力容器运行过程中介质成分呈现的不同变化或者是杂质的主要特点，认真分析最终结果，评价容器是否满足应力腐蚀要求。

另外，对于压力容器作业环境的荷载、温度等指标的变化情况进行研究，通过分析其变化规律，之后找到压力容器在运行过程中的疲劳程度、蠕变问题等发生概率。准确记录压力容器运行过程中的相关数据和信息，尤其是在启动或关闭过程中，记录容器出现的数据变化，为后期的评价工作提供强有力的数据支持与帮助[7]。

其次，加大对于容器内部与外部宏观的检查力度，相关工作在仪器专业设备辅助下才能完成，真正实现对于压力容器失效状况的控制。正常情况下，最常用的宏观检查方法与手段就是视觉与听觉检验，应用视觉方法时，主要是与灯光放大的形态完美结合，准确判断与识别失效部位。

听觉检测专业方法在运用过程中，主要应用小锤敲击方式，工作人员认真判断与分析敲击产生的回声，确定压力容器运行的主要情况与特点，找到其是否存在腐蚀或者是裂缝等问题[8]。另外，在压力容器检验过程中，检验工作人员还要发挥其作用和能力，凭借丰富经验，借助宏观检测方法，保证压力容器检测位点的准确性，进一步提高检测工作的水平与质量。

最后，应用超声波检测技术。时代在发展，科技在进步，在新时代背景下，在役压力容器检验过程中可以应用最先进的技术与方法，例如超声波检验技术，此技术最大的优势与特点就是有效测量容器的厚度。

压力容器在运用过程中，许多介质会对其运行效率产生不同程度的影响与限制，例如压力容器的内壁被腐蚀等，如果这一问题得不到妥善解决，必然会对压力容器正常、有序地发挥作用产生影响，甚至会增加安全事故发生概率[9]。

因此，工业企业要运用超声波检验技术对于压力容器的厚度进行定时、定期检查，将检查结果与上一次的检查结果进行科学、合理的比较，然后找到压力容器的主要运行情况，再做下一步的打算。

采用内外壁检查方法，压力容器在工作过程中，非常容易出现的问题就是外表裂纹，因为工作人员凭借肉眼无法准确看到细小裂纹的出现，要运用磁粉以及渗透检测方法，判断与检测裂纹问题[10]。

通过认真分析磁粉检测，发现此项技术不仅无须投入更多成本，而且灵敏度极高，对铁磁性材料需优先使用磁粉检测方法。如果发现是非磁性材料，那么可以运用渗透检测方法。无论应用哪种方法，检测质量都是很高的。

此外，在面对应力腐蚀倾向以及低温压力容器时，可以运用湿荧光磁粉检测方法，经过专业人员大量的分析与实践之后发现，在许多情况下，裂纹都是在焊缝附近出现的，出现这样的情况，主要是因为在焊接过程中会出现淬硬组织以及残余的应力，因此，表面检测要检测焊接焊疤的主要位置[11]。

时代在不断发展，压力容器检测技术也从未停止革新的脚步，许多检测方法与手段应运而生。例如，超声波检验、声发射以及导波技术、衍射时差法技术等。如果对材质抱有怀疑或在特殊情况下，可以进行硬度检测、材质分析等，尤其是其中的衍射时差法技术呈现的效果更佳。

在检验壁比较厚的容器时，衍射时差法技术能够发挥作用，准确判断容器是否发生缺陷以及缺陷的实际程度[12]。

6 结语

简而言之，压力容器是现代化工生产和其他行业的重要器具，在工业企业中扮演着重要角色，对生产质量和生产效率产生直接影响，与企业能否顺利、有序发展之间具有紧密联系。

压力容器的基本性能会受到各种因素的影响，造成压力容器失效，如果压力容器的安全性等各个方面得不到保障，不仅会缩短容器的使用寿命，而且会造成严重的安全隐患。

因此，相关技术人员在日常工作中要不断总结经验，加强业务学习，提高综合素养与工作能力。同时，要以失效模式作为基础，认真分析探讨压力容器的具体失效形式，明确检验内容和检验方法，制定切实有效的检验方案，大幅提高压力容器的检验水平与检验质量，确保压力容器的功能得到充分发挥，推动企业的持续健康发展。

参考文献

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