化工壓力容器的破裂形式與預防

1、 化工壓力容器的破裂形式與預防      壓力容器的裂開事故可能造成嚴峻的后果，要防止壓力容器發(fā)生這類事故，必需了解它的破壞機理。依據(jù)壓力容器的裂開特點，可將壓力容器的裂開形式分為韌性裂開、脆性裂開、疲憊裂開、腐蝕裂開和蠕變裂開等。 一、韌性破壞 韌性破壞系指承壓特種設(shè)備器壁承受過高的應力達到了器壁材料的強度極限，而發(fā)生斷裂破壞。這種破壞形式稱為韌性破壞。 1、韌性破壞的特征 1）器壁有明顯的塑性變形 由于容器筒體器壁受力時，其環(huán)向應力比軸向應力大1倍，所以，明顯的塑性變形主要表現(xiàn)在承壓特種設(shè)備直徑增大、壁厚減薄，而軸向增長較小，從而產(chǎn)生“腰鼓形”變形。

2、當容器發(fā)生韌性破壞時，圓周長的最大增長率和容積變形率達1020。 2）韌性破壞的斷口為切斷型撕裂，一般呈暗灰色纖維狀，斷口不平齊，且與主應力方向成45°交角。韌性破壞時不產(chǎn)生碎片。 3）韌性破壞時的爆破壓力接近理論爆破壓力爆破口的大小隨承壓特種設(shè)備破壞時膨脹能量大小而異，釋放的能量越大，爆破口越大。 4）韌性破壞時，承壓特種設(shè)備器壁的應力值很高。 5）斷口的電鏡分析 斷口的微觀形貌為韌窩花樣，韌窩的實質(zhì)就是一些大小不等的圓形、橢圓形凹坑，是材料微區(qū)塑性變形后在異相點處形成空洞、長大聚集、相互連接并最終導致斷裂的痕跡。宏觀形貌是顯微窩坑的概貌。韌窩幾乎都為金相中的二次相界面、非金屬夾雜

3、物、位錯積累區(qū)或晶界處等，因此非金屬夾雜物愈多，愈易形成顯微空洞和韌窩。 2、發(fā)生韌性破壞的緣由 承壓特種設(shè)備的韌性破壞只有在器壁整個截面上材料都處于屈服狀態(tài)下才會發(fā)生，所以，發(fā)生韌性破壞的主要緣由：(1)盛裝液化氣體的壓力容器充裝過量。(2)使用中的壓力容器超溫超壓運行。(3)壓力容器殼體選材不當。(4)壓力容器安裝不符合平安要求。(5)維護保養(yǎng)不當。 3、韌性破壞的預防 在設(shè)計制造壓力容器時，要選用有足夠強度和厚度的材料，以保證承壓特種設(shè)備在規(guī)定的工作壓力下平安使用。 壓力容器應按核定的工藝參數(shù)運行，平安附件應安裝齊全、正確，并保證靈敏牢靠。使用中加強巡回檢查，嚴格根據(jù)工藝參數(shù)進行操作，嚴

4、禁壓力容器超溫、超壓、超負荷運行，防止過量充裝。 加強維護保養(yǎng)工作，實行有效措施防止腐蝕性介質(zhì)及大氣對承壓特種設(shè)備的腐蝕，若發(fā)覺承壓特種設(shè)備器壁被嚴峻腐蝕以致變薄或運行中器壁產(chǎn)生明顯塑性變形時，應馬上停止使用。 二、脆性裂開 并不是全部的壓力容器械在裂開時都經(jīng)過顯著的塑性變形， 有些容器在裂開后經(jīng)檢查并沒有發(fā)覺可見的塑性變形現(xiàn)象， 而且器壁的平均應力遠低于材料的強度極限。這種裂開現(xiàn)象和脆性材料的裂開相像故稱為脆性裂開， 有時也稱為低應力裂開。 1、脆性裂開特征 壓力容器發(fā)生脆性裂開時， 在裂開外形、 斷口形式等方面都具有一些與韌性裂開正好相反的特征： (1)容器器壁幾乎沒有塑性變形；(2)在應力低于材料的屈服強度時破壞；(3)容器經(jīng)常裂成碎塊；(4)斷口呈金屬光澤的結(jié)晶狀，平直；(5)在溫度較低的狀況下發(fā)生；(6)破壞前無預兆，危害性大，難以預防。 2、產(chǎn)生脆性破壞的緣由 產(chǎn)生脆性破壞的緣由主要是材料的韌性差，特殊是在低溫時下降很快。此外承壓部件存在缺陷時，在此區(qū)域應力增加，易產(chǎn)生應力集中。 3、脆性裂開的預防 防止壓力容器產(chǎn)生脆性裂開最基本的措施是削減或消退構(gòu)件的缺陷， 要求材料具有很好的韌性。設(shè)計時選用在低溫下仍保