基于失效模式的在役壓力容器檢驗(yàn)

李軍 程波

摘要：當(dāng)下，失效理論在社會(huì)多個(gè)行業(yè)發(fā)展進(jìn)程中有廣泛應(yīng)用，而壓力容器是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中的基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施。全面落實(shí)在役壓力容器的檢驗(yàn)工作，具有很大現(xiàn)實(shí)意義。本文在闡述失效模式的基礎(chǔ)上，對(duì)在役壓力容器檢驗(yàn)中失效模式的應(yīng)用方法及流程做出較詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：在役壓力容器;失效模式;檢驗(yàn)流程

失效，實(shí)質(zhì)上就是指設(shè)備或設(shè)備零部件在運(yùn)行期間，在損壞等因素的作用下而喪失原有功能與作用的情況，以變形、損傷、斷裂等較為常見。失效模式是現(xiàn)代設(shè)備投運(yùn)期間的一類主要發(fā)展趨向，在與科技相關(guān)的領(lǐng)域中，失效模式形成的影響難以完全規(guī)避，故而加強(qiáng)失效分析工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施運(yùn)行期間存在的隱患，力爭(zhēng)延長(zhǎng)設(shè)備使用年限，對(duì)工業(yè)產(chǎn)業(yè)運(yùn)行過程有明顯的促進(jìn)作用。

一、失效模式

我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中，因?yàn)椴牧仙a(chǎn)、設(shè)備制造等技術(shù)體系缺乏完善性，造成壓力容器在長(zhǎng)期運(yùn)行期間存在不同程度的缺陷與不足。且外加當(dāng)下制造企業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力參差不齊，為減少運(yùn)營(yíng)成本，企業(yè)通常不會(huì)重視新技術(shù)的引進(jìn)與應(yīng)用，以致壓力容器現(xiàn)存的質(zhì)量缺陷難以及時(shí)解除，變形、斷裂等問題頻頻發(fā)生。結(jié)合失效過程的特征，可將壓力容器失效模式分為物理失效、化學(xué)失效兩個(gè)類型，但是若對(duì)失效現(xiàn)象發(fā)生所具備的特征進(jìn)行分析，一般會(huì)把失效模式分為變形、斷裂、腐蝕、磨損及泄漏五種類型[1]。

以上五種失效模式為壓力容器失效模式的基本類型，結(jié)合各自失效過程特征，又能對(duì)其做出進(jìn)一步細(xì)分。例如依照變形嚴(yán)重性的不同，可劃分為彈性變形、蠕變變形及塑性變形失效模式;按變形嚴(yán)重程度，可分為韌性斷裂、脆性斷裂模式;結(jié)合斷裂紋路拓展渠徑不同，可分為沿晶斷裂、混晶斷裂與穿晶斷裂模式;結(jié)合應(yīng)力形成原因與載荷性質(zhì)的差異性，可分為疲勞斷裂、環(huán)境斷裂模式，而后者又有機(jī)械疲勞、高溫疲勞、腐蝕疲勞及微動(dòng)疲勞模式等之分。

二、失效模式在役壓力容器檢驗(yàn)

以失效模式為基礎(chǔ)，對(duì)在役壓力容器開展檢驗(yàn)工作，能夠同步提升壓力容器檢驗(yàn)效果與質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，實(shí)施有效的解除措施，促進(jìn)容器功能的最大化，對(duì)工業(yè)有關(guān)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供設(shè)備設(shè)施支撐。

（一）制定檢驗(yàn)方案

明確壓力容器的生產(chǎn)材料類型、運(yùn)行機(jī)制、生產(chǎn)環(huán)境、操作技術(shù)等因素，確定失效具體內(nèi)容與形成原因，明確內(nèi)、外部因素對(duì)其形成的影響，在綜合分析多種因素后，有針對(duì)性的制定檢測(cè)方案，嚴(yán)格執(zhí)行，并深度探析造成失效的不同因素間的相關(guān)性，并加強(qiáng)控制變量的整體分析，探析關(guān)鍵因素與主要矛盾，不斷完善檢驗(yàn)方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力容器失效過程的有效抑制與解除，以防壓力容器運(yùn)行期間，隱患蔓延，影響設(shè)備運(yùn)行安全性、有效性。

（二）合理選擇檢驗(yàn)方法

結(jié)合壓力容器的具體作業(yè)環(huán)境特征，在正式投入前期，一定要全面落實(shí)容器的維護(hù)、管理工作項(xiàng)目，以促使壓力容器效能的充分發(fā)揮。在具體檢測(cè)實(shí)踐中，可采用宏觀檢測(cè)方法判斷壓力容器的基本運(yùn)行狀況，也可應(yīng)用工具設(shè)備或直接觀察法，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力容器外部形態(tài)的檢查，確定其是否出現(xiàn)形體改變、結(jié)構(gòu)斷裂、表層損傷等情況[2]。并以宏觀檢查工作為基礎(chǔ)，在專業(yè)儀器設(shè)備與技術(shù)方法的協(xié)助下，例如超聲檢驗(yàn)、渦流檢測(cè)及射線檢驗(yàn)等，對(duì)壓力容器的材質(zhì)、功能、腐蝕狀況等指標(biāo)的整體監(jiān)測(cè)，獲得更準(zhǔn)確的檢測(cè)信息，在全面掌握容器運(yùn)行狀況的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性的開展維修與保養(yǎng)工作，若在檢修內(nèi)容與方法確定后，應(yīng)開展停機(jī)檢修工作，保證檢查的全面性，同時(shí)定期檢查易損部位運(yùn)行狀況。

（三）在役壓力容器檢驗(yàn)具體操作

首先，全面審查壓力容器資料內(nèi)容，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行實(shí)際情況，重視對(duì)壓力容器材料質(zhì)量的檢測(cè)與審查，評(píng)判壓力容器材料是否符合工業(yè)產(chǎn)業(yè)運(yùn)行期間對(duì)壓力、溫度、工作介質(zhì)等指標(biāo)提出的要求，明確材料的強(qiáng)度、韌性、耐溫性（高溫、低溫）以及抗腐蝕性等是否與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、使用需求相匹配。與此同時(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)壓力容器內(nèi)所儲(chǔ)存或流通介質(zhì)的審查，重點(diǎn)是檢查壓力容器運(yùn)行期間介質(zhì)成分變化與雜質(zhì)形成狀況，通過分析檢查結(jié)果，以間接性判斷容器能否迎合應(yīng)力腐蝕的客觀性需求。審核壓力容器作業(yè)環(huán)境的載荷、溫度等指標(biāo)的變化情況，洞察變化規(guī)律，以預(yù)測(cè)壓力容器在實(shí)際運(yùn)行期間疲勞、蠕變、低溫脆斷等失效現(xiàn)象的發(fā)生率。加強(qiáng)對(duì)壓力容器運(yùn)行期間相關(guān)數(shù)據(jù)信息的記錄，尤其是啟動(dòng)、停機(jī)等操作環(huán)節(jié)中容器運(yùn)行數(shù)據(jù)的變化，以評(píng)估其是否存有充裝過度、化學(xué)爆炸、超壓失穩(wěn)等隱患。

其次，加強(qiáng)壓力容器內(nèi)、外部的宏觀檢查。該項(xiàng)檢查工作的落實(shí)，通常是在有關(guān)儀器設(shè)備協(xié)助下進(jìn)行的，進(jìn)而達(dá)到對(duì)壓力容器失效狀況的有效分析與控制。多數(shù)情況下，視覺與聽覺等感觀檢驗(yàn)是常用的宏觀檢查手段類型，視覺檢測(cè)方法應(yīng)用期間，主要是結(jié)合燈光放大形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)失效部位的精確識(shí)別與判斷;而聽覺檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用期間，通常是采用小錘進(jìn)行敲擊動(dòng)作，檢測(cè)人員結(jié)合敲擊回聲，初步判斷壓力容器的基本運(yùn)行狀況，明確其是否存在裂縫、腐蝕等不良狀況[3]。在壓力容器檢驗(yàn)過程中，宏觀檢查是一類最常見的檢查手段，宏觀檢測(cè)工作效率與檢驗(yàn)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)存在明顯相關(guān)性，應(yīng)全力保證壓力容器檢測(cè)位點(diǎn)的精確性，全面提升宏觀檢驗(yàn)工作的有效性。

最后，合理應(yīng)用超聲波檢測(cè)技術(shù)，其功能在于測(cè)量容器厚度。壓力容器在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用期間，多種介質(zhì)會(huì)對(duì)其運(yùn)行效率形成影響，通常體現(xiàn)在壓力容器的內(nèi)壁被腐蝕、磨損等方面上。若該種現(xiàn)象不能有效被抑制，將會(huì)直接影響壓力容器效能的正常發(fā)揮，情節(jié)嚴(yán)重時(shí)可誘發(fā)安全事故。故而使用單位可定期采用超聲波儀器測(cè)量壓力容器的厚度，將檢測(cè)結(jié)果和壁厚設(shè)計(jì)值或上一次檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析壓力容器當(dāng)前的運(yùn)行狀況。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)失效模式類型進(jìn)行了淺要分析，并對(duì)以失效模式為基礎(chǔ)的在役壓力容器檢驗(yàn)方法做出較詳細(xì)研究，希望能與同行分享經(jīng)驗(yàn)。在具體實(shí)踐中，結(jié)合壓力容器失效形式的不同，選擇差異性檢查方法，并定期開展檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與排除隱患，彌補(bǔ)失效缺陷，促使壓力容器對(duì)工業(yè)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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