化工设备压力容器破坏原因及预防分析

沈俊 陈偲 潘学明

摘要：压力设备是化工生产中最为常用的设备，而压力容器是否能够正常使用直接关系到化工企业的正常运行，甚至影响到周围环境和相关工作人员的安全，所以对化工设备压力容器进行保养，防止其遭到破坏是十分必要的。化工压力容器的破坏主要表现为韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂以及腐蚀破裂等，如何根据不同的破坏因素而制定出相应的预防措施是本文的探讨的主题。

关键词：化工设备;压力容器;破坏;预防措施

引言：压力容器属于化工设备中的特殊存在，通常应用于环境恶劣的化工生产过程中，容易受到生产过程中的化学物质腐蚀等外界环境的干扰，极易发生破坏，加之化工生产领域中应用到的压力容器有着多样化的种类，其用量也是不计其数。对此，需要化工企业做好定期的检查养护工作，发现已损坏的压力容器需及时更换，同时做好预防性养护工作，确保工作中的压力容器时刻保持安全状态。

1化工压力容器破坏的原因

1.1過度塑性变形

一旦化工压力容器自身的压力荷载超过已经既定的数值时，就会导致化工设备的压力容器壁渐渐变薄，甚至处于不稳定的状态。容器也会由于其过度的塑形而成现形变，甚至导致容器直接破裂，如果过度塑形而产生的破裂，其断口的状态是一种撕裂的效果，而容器中也会伴随着少量的碎块，或者是不产生破片。与此同时，化工设备压力容器爆破的能量，直接决定了容器爆破口的大小。

1.2脆性破裂

压力容器制造材料的韧性无法满足工作要求;在压力容器的加工过程中，没有对焊接接头进行妥善的处理，造成其存在一定程度的力学和物理性能方面的缺陷;在加工过程中没有严格按照操作规范进行生产，其冷加工变形无法满足安全生产的要求;压力容器自身存在一定的残余应力，在长时间的工作过程中得以释放。

1.3韧性破坏

金属材料最容易发生的就是塑性变形，在该变形处产生较小的细孔，而细孔很容易被杂质填充，在外力的作用下，细孔中的杂质和基体界分离，形成裂纹，最终出现容器破裂。金属容器出现塑性变形时发生破裂的前兆，并且缓解压力、延迟破裂时间的形式，若在此过程中不及时的采取想用措施，随着时间的推移压力容器发生破裂的可能性就不断增大。压力容器出现韧性破裂的主要原因是由于容器的液化气压出现充装过量，或者在容器的使用过程中超压以及在维护过程中由于某些不正确的操作导致的容器壁变薄，使其的承受力降低，大大增加容器破裂的概率。

1.4化学物质腐蚀

众所周知，化工产品的原材料都带有一定程度的腐蚀性，而长期装载有腐蚀性化学物质的压力容器就会不断被腐蚀，使得器壁逐渐变薄。这时，如果继续使用该容器承受过大压力，就极易出现破裂现象。但现研发出的高质量压力容器可以很好地克服腐蚀问题，因此要想预防化学物质腐蚀造成的容器破坏，就必须提高容器的材料质量与制作品质。

1.5蠕变

金属容器容易受到应力与外部温度的影响而出现变化，这类持续性的变化经过长时间累计就容易产生器壁的破损。这样的情况被称为蠕变，它与塑性变形不同。在蠕变中，温度是重要的影响因素，高温会使得金属材料失去刚性，再加上生产中产生的拉伸应力，就会使得压力容器的性能与质量逐渐减弱，最终出现损坏。

2压力容器破坏预防措施

2.1脆性破裂的预防

首先，对于压力容器的构成材料，要充分结合压力容器的工作要求，优选韧性较高的金属材料，并且还要采取可靠地控制措施避免焊缝应力过于集中，同时，还要进一步消除残留在金属压力容器上的残余应力;其次，要严格按照压力容器的使用规范进行各项操作，在其工作过程中要对压力容器的温度和压力进行实时的监测，当其超过压力容器的规定值时，需要及时调整工作条件，为压力容器创造良好的工作条件。[1]

2.2韧性破坏的预防措施

要想预防压力容器出现的韧性破裂首先要做的就是要正确的设计压力容器，并且相关人员进行操作时一定要严格按照相应的规章制度进行，在容器的外部设置一个超压泄放的装置，该装置在容器的压力超过一定数值时，就会自动帮助容器泄压，保证容器的安全运行。另外在对其进行维护时，工作人员也要注意选择适当的方式，尽量不出现失误，保证容器的维护工作顺利完成。最后就是要加强对容器的检查，工作人员要时刻注意容器的变化，观察其是否有出现破裂的前兆，如若发现上述前兆，就要立即对压力容器采取预防措施，防止容器破裂。

2.3预防腐蚀性破坏

化工企业在压力容器的投入使用前，建议在器壁内安装阻隔材料，避免容器壁直接接触有腐蚀性的化学物质。使用完毕后及时清理，做好工业设备压力容器的检查养护工作，及时发现与替换处理出现裂缝的压力容器。从防腐作业入手分析，可有效解决工业设备压力容器的表面腐蚀现象，表面防腐以表面喷砂和表面喷剂的两种方案为主，在表面防腐作业前，需利用喷砂机去除表面钢材上的锈迹与氧化物等预处理操作，确保表面干净清洁无异物后，再合理调配防腐剂，严格控制调配的比例。防腐作业步骤与方法，需严格按照国家规定的标准进行。

2.4预防蠕变破裂的方法

首先要做的就是按照国家相应的标准进行容器的制造，尽量选择满足高温力学性能相关的材料，且在容器的使用过程中不能让其长时间在高温环境下运行，控制好容器壁的温度，一旦容器出现塑性变形的痕迹，就要及时对其进行处理，防止容器破裂发展为蠕变破裂，最后就是要加强工作人员的检查力度，时刻观察容器的情况，一旦有出现破裂的痕迹，就要立即采取相应的预防措施。

3壓力容器破坏的质量控制

3.1控制焊接质量

首先，从焊接材料的质量控制入手分析。焊接材料的管理控制环节较多，涉及采购与验收和复验及烘干与发放等控制点。严格按照压力容器材料的规定选用焊接材料，要求焊接材料的质量符合行业标准与国家标准的相关规定。其次，从焊接工艺控制入手分析。要求焊工具备焊工合格证件，能够得心应手的展开焊接工作。严格按照焊接工艺书或焊接工艺卡施焊。压力容器施焊前，合理编制焊接工艺方案，方案内容涉及坡口形式与焊接方法选定、焊接材料、无损检测等内容。要想确保工艺的贯彻执行与焊缝的质量，要求责任工程师加强对工艺规程执行情况的监督，严格控制焊接顺序和焊前预热及焊材选择等细节问题。

3.2合理选择材料

一方面，力学性能要求。V型缺口试样的冲击功规定值应该达到规范标准，并且材料断裂伸长率应该超过钢板标准较高值。另一方面，通用要求。设计运用的材料应该与国家、行业标准相符，具备清晰压力容器质量与规格标志，还应该有相应的质量证明书;专用钢带制造单位必须具备特种设备制造的许可证书：使用要求与《规程》要求相符：材料质量证明书内容必须清晰、完整，并具备相应的质检章。此外，若用户提出了压力容器变薄新要求，那么设计人员应该重新分析容器受力情况，并获得最大减薄程度;若用户要求压力容器变厚，那么设计人员则要对各方向拉应力进行考虑，避免出现脆性干裂问题。

结束语：压力容器在正常的使用过程中也容易产生破损情况，这是属于可控范围内的。但如果化工企业相关人员对压力容器的破损不予以重视，就可能引发更为严重的生产事故，不仅会对企业经济利益与品牌形象造成影响，还有可能威胁工人的生命安全。为规避上述现象，必须做好压力容器的检查与预防工作。

参考文献

[1]李晓光.浅析化工设备压力容器破坏原因及预防措施[J].节能，2019，38（7）：146-147.