化工设备压力容器破坏原因与预防策略探讨

谌绍晨

（宁德市市场监督管理综合执法支队蕉城大队，福建 宁德 352100）

化工设备压力容器运行环境恶劣易于受到腐蚀介质影响，发生裂纹和变形相关问题，压力容器受到破坏造成的影响较大，这就需要认真做好预防工作可针对常见的压力容器破坏问题分析，待明确化工设备压力容器破坏的具体原因后，有针对性地进行预防，以此使得压力容器运行状态良好，防止发生安全事故问题。

1 化工设备压力容器相关情况浅谈

当前，压力容器在工业、军工、化工等领域中均得到了较好的应用，作为承压力较强的密闭容器在不同领域中应用均可发挥重要的作用，特别为化工压力容器、石油化工压力容器的应用效果较好，其中石油化工领域中压力容器的应用占比为55%左右，无论化工领域还是石油化工领域，压力容器的运用，均能发挥传热、传质和反应等功效，在存储运输气体及液体方面能够在安全条件下完成转移。不仅如此，化工设备压力容器在工业领域、民用领域中应用前景均较好，例如，不同类型压缩机、冷却器，以及液体冷却剂储罐和油水分离器等均比较常用。因为压力容器在化工领域中能发挥关键作用，因而要求工作人员实际应用压力容器的时候考虑到其用途及具体需要，然后确定适合的压力容器类型、参照相关标准合理应用压力容器，从而加强对压力容器的保护避免受到破坏。化工设备压力容器为可装载气体/液体存在一定压力的密闭设施，一般来讲，压力容器为固定式压力容器，因该设备存储及使用的过程存在一定危险，所以要求参照固定式压力容器安全技术规程确定压力容器分类情况，明确各类型压力容器相关规定标准，涉及多方面内容，比如，压力容器材料、设计、制造，以及安装和检查相关规定，我国压力容器需具备进口商品安全质量许可。具体分类情况：（1）参照固定式压力容器安全技术规程分类主要有第一组介质压力容器、第二组介质压力容器；（2）联系介质、压力及容积等标准划分包括I ～III 类压力容器；（3）根据压力大小分类主要包括超压压力容器、高压压力容器、中压压力容器、低压压力容器几种；（4）结合承压方式包含内压压力容器及外压压力容器；（5）按工作温度分类有低温压力容器、常温压力容器、高温压力容器；（6）结合工作方式划分有锻造压力容器、焊接压力容器和铸造压力容器。

2 化工设备压力容器常见破坏原因分析

2.1 压力容器蠕变破坏原因

高温下，压力容器长时间运行无法确保性能，严重情况还会发生压力容器变形、材料韧性不足相关状况，若是工作人员没有及时处理，对压力容器使用寿命还会构成严重威胁。

2.2 压力容器腐蚀破坏原因

发生压力容器腐蚀问题为腐蚀介质下壁厚降低、压力容器内部温度过高所致，在应力条件下，则会发生压力容器腐蚀开裂现象，这个过程为数日～数月，因此做好预防工作非常重要。

2.3 压力容器疲劳裂纹破坏原因

压力容器金属表面存在柱流滑移带，随着时间的增加柱流滑移带在切应力作用下逐渐形成裂纹，没有及时妥善处理裂纹必然会不断加大，对压力容器会构成不良的影响。与此同时，裂纹主要顺着压力容器应力垂直方向扩展，致使压力容器产生疲劳裂纹，这和压力容器负荷持续加大局部应力提高、压力容器不能承受应力有关，而且压力容器设计制造时存在一定问题不能保证质量，因而引发该方面的问题。压力容器材料为高强度低合金钢材及超厚材料，不能确保压力容器整体的焊接效果，易于发生焊接位置硬度不足情况，并且在外力作用下会发生断裂。另外，压力容器疲劳破坏问题的出现与温度因素、承载力变化因素均存在紧密联系。

2.4 压力容器韧性破坏原因

由于压力容器通过金属材料所制成，金属材料塑性变形的可能性较大如果产生该方面问题，必然会致使压力容器变形位置存在细孔，在外力条件下，形成裂纹而这也是造成压力容器破坏的主要原因。通过研究发现，压力容器塑性变形会造成设备受到破坏，究其原因和压力容器装载气体/液体压强过高存在联系，充装过量或是实际使用压力容器时操作不规范，均会对压力容器质量、压力容器使用时间构成直接影响，如此一来，无疑会加大压力容器破坏的概率。

2.5 压力容器脆性破坏原因

制造压力容器时选材质量存在问题，则会出现压力容器脆性破坏情况，其中压力容器材料韧性未达到要求，在焊接过程及组装过程操作不合理，均无法确保压力容器的质量。实际制作压力容器时，应满足力学、物理学及化学等要求，合理利用冷加工技术及变形技术处理，若没有做好上述工作并有效利用技术方法处理，易于加大压力容器破裂的可能性。不仅如此，压力容器内部存在一定应力受到破坏的概率也会大大增加，压力容器处于低温条件下，应该密切关注压力容器内外部环境变化做好相应的防范措施。压力容器脆性破坏问题发生前无明显表现，局部存在细小裂纹不易于发现，如果压力容器韧性下降并且处于低温环境下破坏情况发生率较高，需引起重视。

3 化工设备压力容器破坏的不良影响研究

（1）对设备运行状态会造成严重影响。化工企业对压力容器运行的要求非常高，需要注意的是，压力容器运行的环境较差，而长时间处于腐蚀环境、高温环境、高压环境等，无疑会受到振动因素、内部腐蚀介质因素影响，此时，容易发生压力容器质量方面问题，不能确保压力容器得到正常使用。

（2）对环境污染严重。化工企业生产的过程所使用的原料、中间体和副产品等，均存在工业毒性和工业腐蚀性，如果泄漏至水体或是环境空气中特别为没有处理的化工工业物质，对环境会造成严重的污染影响，同时，趋于该种状态无法维护化工企业的经济效益，会造成严重人员伤亡。

（3）存在的危险性较大。化工产品具有多方面特点，比如，高温、高压、毒性、易燃易爆等特点，发生压力容器火灾事故、压力容器泄漏事故、压力容器爆炸事故的概率均较高，因一些化工原料存在毒性及易燃性，故此易于引发化工企业内部安全事故。

4 化工设备压力容器破坏预防对策刍议

4.1 压力容器蠕变破坏预防方法

参照相关标准及规定对压力容器进行设计和制造，应选用耐高温材料对压力容器壁的温度加以严格控制，目的为促使压力容器于高温条件下稳定运行、防止出现塑性变形问题。另外，要求工作人员认真观察压力容器运行的整体状态，避免发生设备受到破坏的现象。

4.2 压力容器腐蚀破坏预防方法

通过使用缓蚀剂和确保压力容器接头焊接质量的方式，利于防止发生压力容器腐蚀破坏情况，其中缓蚀剂的应用能对金属介质加以保护，主要会对压力容器表面覆盖层进行保护避免出现设备表面正负极反应，所以建议使用缓蚀剂进行抗腐蚀工作。化工企业实行压力容器抗腐蚀预防工作期间，需考虑企业生产经营情况及产品性质，合理使用氧化膜、吸附膜及沉淀膜等，同时，可以使用氧化剂于金属化学反应原理下使压力容器表面金属形成一层保护膜，以此使得压力容器的质量得到有效保障；加强压力容器接头质量同样有助于有效预防腐蚀问题的出现，工作人员应该考虑焊接材料的质量、厚度、价格，以及金属材料的硬度和强度等因素综合选择，从而为压力容器焊接工作提供良好的支持，满足实际要求。

4.3 压力容器疲劳裂纹破坏预防方法

按压力容器使用及运行相关标准规范操作，选用存在抗疲劳性的压力容器材料、择优选择压力容器抗疲劳性设计方案，确保压力容器运行状态稳定。

4.4 压力容器韧性破坏预防方法

工作人员对压力容器设计的时候，需参照相关标准设计，在压力容器外部安装超压泄放装置确保内部压力符合要求，压力容器压力过高建议使用外置超压泄放装置压力容器卸压，以此使得压力容器得到合理利用。不仅如此，相关工作人员实行压力容器维护过程中需要联系具体状况，对压力容器维护及保养使其运行更加稳定安全，并且定期检查压力容器运行情况，然后联系压力容器运行数据客观评判化工设备有无受到破坏，如果存在韧性破坏的安全隐患，应该于第一时间采用相关措施处理。

4.5 压力容器脆性破坏预防方法

实行压力容器生产的过程遵循相关标准操作，选用韧性满足要求的材料提高压力容器的生产质量，考虑到实际需要实行焊接工作、合理调整压力容器内部残余应力。在实际应用压力容器过程和压力容器运行过程做好温度控制工作，如果存在环境温度过高或是过低的现象，立即停止压力容器运行，主要的目的为有效防范压力容器受到温度变化发生脆性破裂问题。对压力容器维护保养阶段参照固定压力容器安全技术规程加以全面检查，重点对日常压力容器运行状态检查，如若发现问题，及时处理防止引发安全事故。

4.6 其他方面压力容器破坏预防方法

（1）确保压力容器质量。化工设备压力容器生产、使用期间存在一定的安全隐患，作为危险化工设备在使用的时候需确保压力容器质量。针对此，应该构建完善的自检流程、互检流程，通过精细化管理和流程管理进行管理，在发现压力容器问题后，及时处理形成压力容器破坏预防意识及理念，结合压力容器使用情况编制相应的监测使用机制，旨在有效规避压力容器安全事故的发生。此外，应结合监测过程压力容器质量问题进行针对性维护，并且合理利用现有资源避免资源浪费。

（2）实行系统监测。工作人员需提高自身综合素养、规范操作监测系统，并且构建数据库及时将压力容器运行期间破坏形式和原因传输于数据库，为自动监测化工设备压力容器破坏情况提供良好的支持。与此同时，工作人员需准确掌握部件损坏的具体原因、相关危险因素，例如，热应力、高温蠕变、压力波动/频繁加卸压、长时间处于高温环境等因素所致压力容器破坏，此后编制相应的预防方案有针对性地进行压力容器破坏预防。

（3）合理使用相关检测技术。对于压力容器破坏问题而言，应在停机状态下对压力容器检测、管道检测，其中使用数字成像检测技术可在射线透照原理下，经成像器件对接收信息进行处理，数字成像可以很好地使用计算机软件对数字成像器件加以控制，获得射线光子——数字图像转化的效果，然后通过显示器清楚地观察压力容器裂纹问题；选用声发射技术会在构件、材料受力形成裂纹过程中，以弹性波释放应变并借助接收声发射信号，对构件及材料实行无损检测，在这个过程中，能够对数据实行有效处理、检验裂纹情况，此后全面分析并识别存在风险的裂纹。

5 结语

化工设备压力容器在应用的过程易于受到破坏，所以需明确压力容器破坏的表现和具体原因，然后联系常见的压力容器破坏问题采用预防对策加强防范，比如，压力容器蠕变破坏、腐蚀破坏、疲劳裂纹破坏、韧性破坏、脆性破坏等问题，进而延长压力容器的使用时间、促使压力容器可以正常投入使用，充分发挥出化工设备压力容器的最大应用价值。