化工压力容器的破裂及预防探讨

张红霞 姬倩倩

摘 要：化工压力容器具有功能强、使用范围广的特点，是化工工业中经常使用的设备。化工压力容器因受密封、承压等原因影响，会出现破裂情况，严重者会引发安全事故，对化工压力容器的高效使用以及工作人员人身安全，均会造成较大影响。本文针对化工压力容器破裂诱因，提出了具体的预防策略。

关键词：化工压力容器；破裂；预防策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.013

压力容器无论在航天，能源方面，还是在石油工业中，均发挥着重要作用。化工压力容器由封头、筒体、法兰、开孔和接管、密封元件、支座等部分构成。除上述部件外，还配备有安全装置。化工压力容器受密封性及生产介质等因素影响，会出现破裂、爆炸的问题，因而会对工作人员及生产设备的安全产生重要影响，而且还会引发严重的污染事故，因此，世界各国对于压力设备的检验，均制定了严格的执行标准。

1 化工压力容器简介

化工压力容器，主要是用于化工工业储运、分离等领域的密闭设备，依据承压压力情况，可划分为低、中、高压容器，各级别容器还有不一样的承压容器，能够储存不同性质的介质。

2 化工压力容器的破裂形式

依据压力容器的破坏特点及原理，可得到了如下几种破裂形式。

（1）韧性破裂。容器内部承受的压力因为比极限强度要高，所以容器会出现破裂情况，也就是韧性破裂，由于容器承受太大的压力，会造成容器内部出现塑性变形，而且直径还会增加，会让整个变形出现腰鼓形情况，除此之外，因承受压力过大，可能会出现能量释放，使断裂口出现切断性破坏情况；另外，断口不够平整，撕裂会与主应力方向形成夹角，而且其所造成的破坏还是整体性的，不会出现各种碎片；针对材料破坏来讲，其主要包含如下阶段，即弹性阶段、塑性阶段、吸附阶段与破坏阶段，针对韧性破坏来讲，其主要是指材料在屈服阶段而造成的破坏，当容器材质选择不当，或者是超负荷运行，再或者是维修不到位，都会导致这种韧性破坏问题的产生。

（2）脆性破裂。化工压力容器破坏并没有产生显著的塑性变形，承受的压力一般不高于材料的极限破坏程度，这便是一种脆性破裂，在脆性破坏产生过程中，其容器破坏特点、韧性破坏均不相同。针对断口而言，其乃是一种比较平直的开口，其表面有金属光泽，通常情况下，其产生于温度很低时，而且在破坏时，不会出现塑性变形，破坏的时候也不会产生征兆问题，这不利于预防工作的开展，而且还具有比较大的破坏性；脆性破坏产生的原因，主要是由于容器材质的韧性不够，当低温时，韧性会明显下降，再加上材料缺陷、焊接不良等影响，便造成材料受应力太集中等原因影响而出现脆性破坏。

（3）疲劳破裂甩。疲劳破裂是压力容器经常产生的破坏形式，因为容器的承压部位长时间受到的应力作用的影响，材料强度会出现极限疲劳，此时，应力集中部位便会出现微裂缝，因使用时间与承压次数增加，微裂缝会持续增大，最终形成比较大的裂缝，出现疲劳破裂。当出现疲劳破裂时，材料受到的应力低于其抗拉强度，一般不会出现塑性变形，尤其是不会出现在应力比较集中的地方，破坏只会出现裂纹。

（4）腐蚀破裂。许多化工压力容器装的是有腐蚀性的物质，而且在腐蚀性物质作用下，混合材料会出现各种反应，造成容器内部由厚变薄，不利于材料整体性能的提高，而且会让容器内部的承压能力不足，进而出现破裂情况，此外，容器内部承受拉伸应力作用，在焊接、开口等地方，会产生各种应力，并且压力容器会产生腐蚀破裂，这是由于拉伸应力和腐蚀介质共同影响导致的，腐蚀介质会导致内壁变薄，并且拉伸应力会加速破坏，最终会出现容器腐蚀。因容器内壁材料不是纯金的材料，主要是使用合金材料，合金材料内部都会残留杂质，受此影响，杂质与腐蚀性介质之间便会发生反应，破坏容器。

（5）蠕变破裂。在应力及高温的共同作用下，金属材料产生缓慢、持续的塑性变形现象，这便是蠕变现象。当容器承压部件长期在应力及高温的作用下，便会产生这种问题，会持续降低容器内部材料的厚度，严重者，会让材料丧失机械性能，并产生破裂，这种破裂主要是因为选材不佳所造成，当出现破裂时，破裂形式一般具有明显的塑性变形特点。

3 压力容器预防破裂措施

（1）韧性破裂预防措施。产生韧性破坏的主要原因就是材料受到太大应力，而且此应力大于容器的极限抗压强度，因此，在设计容器时，要保证材料具备足够厚度，而且强度也要能够满足实际工作需要，要依据容器的设计参数进行设计，这样才能避免容器出现超负荷运行，要积极地开展日常养护工作，这样才能够使仪器变得更加灵敏化，才能发挥出预警效果。

（2）脆性破裂的预防措施。容器产生脆性破坏主要是因为材料的韧性不足所致，在实际设计过程中，需要使用韧性好的材料来设计，而且还需要执行施工流程，避免容器内部出现缺陷，另外，在使用的过程中，还要做好监测工作。

（3）疲劳破裂的预防措施。疲劳破裂的出现是因为受到重复应力所致，受此影响，会出现应力太集中，在脆弱面便会出现裂缝，所以，在使用的过程中，要避免加压、卸载等操作，在设计的过程中，要保证产品质量，这样才能最大化发挥其功能。

（4）腐蚀破裂预防措施。导致腐蚀破裂的因素是因为腐蚀介质和容器内部的接触产生的反应，在使用的过程中要采取相关的措施，避免出现介质接触承压部位，而且要强化日常防护工作，这样才能有效消除隐患。

（5）蠕变破裂的预防措施。蠕变破裂一般是在高溫和应力共同作用下出现，在设计的过程中，要使用比较优质材料，设计结构要合理，并且能够满足高温、高强度应力作用的使用需求。在使用的过程中，应避免容器出现局部高温情况，做好养护与维修工作，避免蠕变破裂事故发生。

4 结语

总之，在化工工业中，工作人员要提升自己的化工压力容器使用认知度，有效控制密封质量，使用较好的化工介质，并深入了解化工压力容器破裂的类型及形式，这样才能有效预防化工压力容器破裂情况发生，才能提升化工压力容器的安全性能。现阶段，虽然中国有些化工企业在化工压力容器使用的过程中，仍存在一些问题与不足，但随着化工压力容器生产技术及管理技术的不断提升，化工压力容器质量的不断提高，化工压力容器破裂问题定会得到有效解决。

参考文献：

[1]张建伟.化工压力容器的破裂形式与预防[J].中国化工贸易，2012（08）：28-29，78.

[2]刘法军.试论化工设备压力容器破坏及预防[J].城市建设理论研究（电子版），2015（22）：28-29，78.