基于失效模式的在役壓力容器檢驗方法探討

陳紅華

摘要： 目前，在社會多個行業(yè)發(fā)展中失效理論被廣泛使用，然而其中壓力容器是目前現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展中的基礎(chǔ)設(shè)備措施?，F(xiàn)在具有很重大意義的是要將壓力容器的檢測工作全面落到實處。而以下文章是在闡述失效模式的基礎(chǔ)上，另外對壓力容器在檢驗出失效模式以后的應(yīng)用方法及流程進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：在役壓力容器;失效模式;檢驗流程

引言

在役壓力容器在使用的過程中，會出現(xiàn)不同的摩擦，產(chǎn)生失效模式，失效模式若不能及時進(jìn)行整改，會嚴(yán)重影響到整體的生產(chǎn)，需要根據(jù)檢驗方案的正確制定以及檢驗手段的正常選擇，更好的提高對失效模式的優(yōu)化，保證企業(yè)生產(chǎn)的正常運行

1、失效模式在在役壓力容器檢驗的理論分析

相對來說，我們國家的工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)工程基礎(chǔ)弱，很多材料冶煉等各種手段大多處于初期的發(fā)展階段，另外還有自身企業(yè)的生產(chǎn)問題以及需要的過高成本等有了很大的限制，導(dǎo)致壓力容器存在了很大的變形或斷裂等各種問題。在使用其作業(yè)的過程中，正是因為壓力容器存在的不足和各種缺陷，導(dǎo)致不停出現(xiàn)安全生產(chǎn)的問題。這對于正處在發(fā)展階段的我們，造成了很嚴(yán)重的負(fù)面影響。壓力容器的各種缺陷使其很容易失效，而在這個過程中它會產(chǎn)生物理或者化學(xué)反應(yīng)，使其失效的模式有了變化。據(jù)此，我們大概可以將失效模式分為五種。第一種類型：是壓力容器因變形導(dǎo)致失效的模式。要想進(jìn)一步探究壓力容器變形的原因，就要查看其變形程度對失效模式進(jìn)行再一次的分析，如果壓力容器的彈性程度是由輕到重逐漸遞增，則可以分析彈性狀況、蠕變狀況以及塑性狀況這三種狀態(tài)的壓力容器失效模式;第二種類型：是因為壓力容器自身斷裂后失效。而這根據(jù)斷裂的程度進(jìn)行劃分后，又可以分為兩種。一種是韌性狀態(tài)下的容器斷裂以及脆性狀態(tài)下的斷裂，另一種是斷裂的模式不同，根據(jù)其斷裂的裂縫形成的路徑進(jìn)行分類，有三種不同的狀態(tài)：有沿晶分布、混晶分布以及穿晶分布的斷裂形式。第三種類型：是壓力容器由于腐蝕而失效的模式。而這種模式可以根據(jù)它腐蝕的部位、程度以及原由或腐蝕特征等進(jìn)行多種情況劃分。大致分為：均勻程度的腐蝕失效模式、點腐狀態(tài)的腐蝕程度以及電偶狀態(tài)下的壓力容器腐蝕模式。第四種類型：是壓力容器長期受到磨損的失效模式。第五種類型：是壓力容器因泄漏導(dǎo)致失效的一種模式。這種模式是機械運用過多、只要應(yīng)力以及超負(fù)荷運作等因素而造成設(shè)備疲憊。一種是因設(shè)備使用過多而造成無法承受應(yīng)力，進(jìn)而壓力容器發(fā)生泄漏，另一種是環(huán)境導(dǎo)致容器發(fā)生斷裂變形，有了漏洞讓其失效。

我國在工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)起步比較晚，以至于材料冶煉等相關(guān)技術(shù)目前仍然處于初級的發(fā)展階段，再加上有生產(chǎn)企業(yè)自身的生產(chǎn)條件以及存在生產(chǎn)成本等方面的限制，導(dǎo)致壓力容器普遍存在著變形以及斷裂等問題的發(fā)生，由于壓力容器存在著一些使用缺陷和不足的問題，是導(dǎo)致壓力容器在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些安全生產(chǎn)問題，這對于我國工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展帶來不良影響。

2、失效模式的分類

2.1失穩(wěn)

在多種情況中，失穩(wěn)也是壓力容器形變失效當(dāng)中的一種。在對壓力容器進(jìn)行最初設(shè)計過程中，人們大多數(shù)情況是注意設(shè)備處于高溫高壓下的承壓能力，往往將處于低壓時的各種情況忽略不視。甚至在很常規(guī)的壓力下操作，也會出現(xiàn)失穩(wěn)狀態(tài)的問題。比如很多夾套容器容易出現(xiàn)失穩(wěn)。這是因為在最初設(shè)計時就已經(jīng)存在隱患。相關(guān)設(shè)計人員往往在利用加圈模式進(jìn)行承受外壓能力得到提高時，沒有按照強圈要滿足慣性矩的硬性標(biāo)準(zhǔn)，大多會將這一點完全忽略。如果室內(nèi)溫度發(fā)生變化導(dǎo)致其發(fā)生了變形，結(jié)果就是壓力容器直接報廢，甚至無法作出修復(fù)。

2.2蠕變

壓力容器在一定的承載負(fù)荷以及溫度較高的一系列作用下產(chǎn)生了塑性變形的狀態(tài)，這就是蠕變狀態(tài)的變形。而且不同材質(zhì)會出現(xiàn)蠕變的溫度是不同的。比如說，碳鋼在350度左右可能就會發(fā)生變形，而合金鋼的溫度卻要達(dá)到400度以上才可以發(fā)生。而這說明蠕變的溫度是根據(jù)材料可熔化溫度的百分比決定，大約在其25%到35%之間。在相當(dāng)高的溫度下，材料受熱大多會發(fā)生球化或者脫碳以及回火等情況。而是否球化只能 通過利用金相這一種檢測方法進(jìn)行查驗。蠕變這種情況在施工的最初階段，是很難被發(fā)現(xiàn)的或者查驗到的。如果后期被檢測到，同樣是已經(jīng)處于一個報廢的階段，也是很難得到修復(fù)的那種。

3、失效模式在役壓力容器檢驗

3.1檢驗方案的設(shè)定

根據(jù)以下流程的描述可以看出檢驗方案是如何設(shè)定。首先，要有一定說服力度的檢驗依據(jù)，其次對受到檢驗的對象壓力容器進(jìn)行最基本信息的分析，對它的受力狀況進(jìn)行確認(rèn)，性能材料以及工藝流程是否存在外界因素參加的可能，除此以外，對周邊環(huán)境，處于哪種失效模式作出方案，根據(jù)失效模式得出檢測程度以及無損方式的檢測選擇，最后將所得到的檢測結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，作出一個結(jié)論性報告。

很大一部分情況是因為壓力容器的承擔(dān)負(fù)荷過大，通過這個特點，在初期的管理方面和日常使用后的維護(hù)方面要做出一定的保養(yǎng)。為了將不安全事故進(jìn)行提前的預(yù)防工作，年度的檢查最主要是對容器外部的整體檢測。同時要求容器是停止運作的狀態(tài)，進(jìn)而相關(guān)檢修人員進(jìn)入到內(nèi)部進(jìn)行一個深化檢查。而在真正的檢查過程中，檢驗的工作人員需要做很多項作業(yè)，大致有隔熱層的檢測、宏觀檢測以及對氣密性和材料強度的檢測。不同層面的檢測要用到不同的方法進(jìn)行，它們有很大的區(qū)別。另外，還有對容器內(nèi)壁的厚度檢測以及容器表面的光滑程度等。如果想要有一個無比精確的檢測結(jié)果，檢測人員可以利用無損檢測技術(shù)，像超聲或者射線這兩種進(jìn)行。檢測人員開始工作之前，要對作業(yè)的環(huán)境有明確的了解，按照科學(xué)合理的檢測標(biāo)準(zhǔn)，才是得到精確結(jié)果的關(guān)鍵。

3.2對壓力容器的檢驗操作

在實際對壓力容器進(jìn)行檢測的操作中，大致情況需要分好幾個步驟。

第一個步驟，是將壓力容器的相關(guān)資料進(jìn)行一個書面形式的審查。通過對容器自身的材料制作進(jìn)行初步審查，主要是檢測容器本身的設(shè)計壓力、韌性程度、溫度調(diào)試、耐高溫、低溫以及腐蝕等各方面的能力是否已經(jīng)達(dá)到了國家發(fā)表的工藝所要求的特定標(biāo)準(zhǔn)。通過對壓力容器自身可以儲存或者流通的介質(zhì)進(jìn)行檢驗，尤其是戒指在容器內(nèi)運行時它所涉及到的成分以及相關(guān)雜質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確分析，測定這個壓力容器是否可以達(dá)到應(yīng)力腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，檢驗壓力容器在運作的過程中會不會出現(xiàn)疲勞、蠕變、低溫變形以及脆斷等各種失效模式的突變。在壓力容器正常的使用過程中，要將其正常操作時使用的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個確切的記錄，工作完畢之后進(jìn)行情況核實。尤其是容器啟動或停機等各種突發(fā)情況操作時的運行數(shù)據(jù)，對壓力容器是否存在過量充裝、化學(xué)物質(zhì)發(fā)生爆炸、超壓力失穩(wěn)等各種安全隱患。

第二個步驟，對壓力容器的外部和內(nèi)部進(jìn)行一個大體的檢查，也就是宏觀檢查。這種檢查相對簡單，是利用燈光、放大鏡、內(nèi)窺鏡等各種小型設(shè)備，利用工作人員的肉眼進(jìn)行檢查，觀察壓力容器各種不尋常的表現(xiàn)。除此還可以利用小錘子對容器的器壁進(jìn)行不斷敲打，根據(jù)回聲的情況判斷容器中是否存在裂紋、凹陷、腐蝕或變形以及機械損傷等各種外表隱患。宏觀檢查主要是檢查壓力容器自身的質(zhì)量以及潛在外表危險的重要步驟，這是容器表面問題得以發(fā)現(xiàn)的最直接方法。在對其外部進(jìn)行一個宏觀檢查時，要以它的使用情況為基礎(chǔ)做出調(diào)查方案。比如使用情況、年限、以及是否常出現(xiàn)停機情況等，如果有必要，要做一個更深層次的內(nèi)部調(diào)查。根據(jù)壓力容器中可存的介質(zhì)、適宜溫度等情況，如果容器已經(jīng)處于一個介質(zhì)腐蝕性、溫度長期過高的情況很長時間，就要對容器進(jìn)行重點檢查，而且要有一個重點部位的選擇。否則，出現(xiàn)安全隱患的可能性較高。比如，因為各種介質(zhì)的屬性不同，很容易在容器內(nèi)出現(xiàn)液體滯留或者固體物質(zhì)長期沉積的情況，這樣就需要對壓力容器底部以及最底端的中心位置進(jìn)行一個重點的檢測;而容易出現(xiàn)裂縫或者變形的容器連接處，特別是脹接結(jié)構(gòu)、設(shè)備內(nèi)部的支撐物件等容易發(fā)生變形的裂縫死角處，一定要將其列為重點檢查的壓力容器內(nèi)部部位。壓力容器的應(yīng)力集中位置，比如壓力容器的開孔位置，焊接交叉部位，以及T型焊結(jié)構(gòu)等重點位置，也需要給予足夠的重視;壓力容器中存在較大變化的位置，比如介質(zhì)的氣體形態(tài)與液體形態(tài)交界的熱交換器、飽和熱水塔底部等部位，及局部過熱點等溫差變化較大的部位，也應(yīng)進(jìn)行重點檢測。

結(jié)束語

對于壓力容器來講，不僅在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中具有重要作用，同時更是化工行業(yè)生產(chǎn)的重要工具，這種壓力容器對化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率以及質(zhì)量等具有重要影響，成為現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要推動力。在實際化工生產(chǎn)中，因為壓力的影響經(jīng)常會導(dǎo)致其出現(xiàn)基本性能變化等現(xiàn)象，這種現(xiàn)象不僅影響在役壓力容器的正常使用，還會阻礙化工企業(yè)的正常運行，需要在失效模式下，根據(jù)具體要求進(jìn)行不斷檢驗。

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