沈俊 陳偲 潘學(xué)明

摘要：壓力設(shè)備是化工生產(chǎn)中最為常用的設(shè)備，而壓力容器是否能夠正常使用直接關(guān)系到化工企業(yè)的正常運行，甚至影響到周圍環(huán)境和相關(guān)工作人員的安全，所以對化工設(shè)備壓力容器進行保養(yǎng)，防止其遭到破壞是十分必要的。化工壓力容器的破壞主要表現(xiàn)為韌性破裂、脆性破裂、疲勞破裂以及腐蝕破裂等，如何根據(jù)不同的破壞因素而制定出相應(yīng)的預(yù)防措施是本文的探討的主題。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)備;壓力容器;破壞;預(yù)防措施

引言：壓力容器屬于化工設(shè)備中的特殊存在，通常應(yīng)用于環(huán)境惡劣的化工生產(chǎn)過程中，容易受到生產(chǎn)過程中的化學(xué)物質(zhì)腐蝕等外界環(huán)境的干擾，極易發(fā)生破壞，加之化工生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用到的壓力容器有著多樣化的種類，其用量也是不計其數(shù)。對此，需要化工企業(yè)做好定期的檢查養(yǎng)護工作，發(fā)現(xiàn)已損壞的壓力容器需及時更換，同時做好預(yù)防性養(yǎng)護工作，確保工作中的壓力容器時刻保持安全狀態(tài)。

1化工壓力容器破壞的原因

1.1過度塑性變形

一旦化工壓力容器自身的壓力荷載超過已經(jīng)既定的數(shù)值時，就會導(dǎo)致化工設(shè)備的壓力容器壁漸漸變薄，甚至處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。容器也會由于其過度的塑形而成現(xiàn)形變，甚至導(dǎo)致容器直接破裂，如果過度塑形而產(chǎn)生的破裂，其斷口的狀態(tài)是一種撕裂的效果，而容器中也會伴隨著少量的碎塊，或者是不產(chǎn)生破片。與此同時，化工設(shè)備壓力容器爆破的能量，直接決定了容器爆破口的大小。

1.2脆性破裂

壓力容器制造材料的韌性無法滿足工作要求;在壓力容器的加工過程中，沒有對焊接接頭進行妥善的處理，造成其存在一定程度的力學(xué)和物理性能方面的缺陷;在加工過程中沒有嚴格按照操作規(guī)范進行生產(chǎn)，其冷加工變形無法滿足安全生產(chǎn)的要求;壓力容器自身存在一定的殘余應(yīng)力，在長時間的工作過程中得以釋放。

1.3韌性破壞

金屬材料最容易發(fā)生的就是塑性變形，在該變形處產(chǎn)生較小的細孔，而細孔很容易被雜質(zhì)填充，在外力的作用下，細孔中的雜質(zhì)和基體界分離，形成裂紋，最終出現(xiàn)容器破裂。金屬容器出現(xiàn)塑性變形時發(fā)生破裂的前兆，并且緩解壓力、延遲破裂時間的形式，若在此過程中不及時的采取想用措施，隨著時間的推移壓力容器發(fā)生破裂的可能性就不斷增大。壓力容器出現(xiàn)韌性破裂的主要原因是由于容器的液化氣壓出現(xiàn)充裝過量，或者在容器的使用過程中超壓以及在維護過程中由于某些不正確的操作導(dǎo)致的容器壁變薄，使其的承受力降低，大大增加容器破裂的概率。

1.4化學(xué)物質(zhì)腐蝕

眾所周知，化工產(chǎn)品的原材料都帶有一定程度的腐蝕性，而長期裝載有腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的壓力容器就會不斷被腐蝕，使得器壁逐漸變薄。這時，如果繼續(xù)使用該容器承受過大壓力，就極易出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。但現(xiàn)研發(fā)出的高質(zhì)量壓力容器可以很好地克服腐蝕問題，因此要想預(yù)防化學(xué)物質(zhì)腐蝕造成的容器破壞，就必須提高容器的材料質(zhì)量與制作品質(zhì)。

1.5蠕變

金屬容器容易受到應(yīng)力與外部溫度的影響而出現(xiàn)變化，這類持續(xù)性的變化經(jīng)過長時間累計就容易產(chǎn)生器壁的破損。這樣的情況被稱為蠕變，它與塑性變形不同。在蠕變中，溫度是重要的影響因素，高溫會使得金屬材料失去剛性，再加上生產(chǎn)中產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力，就會使得壓力容器的性能與質(zhì)量逐漸減弱，最終出現(xiàn)損壞。

2壓力容器破壞預(yù)防措施

2.1脆性破裂的預(yù)防

首先，對于壓力容器的構(gòu)成材料，要充分結(jié)合壓力容器的工作要求，優(yōu)選韌性較高的金屬材料，并且還要采取可靠地控制措施避免焊縫應(yīng)力過于集中，同時，還要進一步消除殘留在金屬壓力容器上的殘余應(yīng)力;其次，要嚴格按照壓力容器的使用規(guī)范進行各項操作，在其工作過程中要對壓力容器的溫度和壓力進行實時的監(jiān)測，當其超過壓力容器的規(guī)定值時，需要及時調(diào)整工作條件，為壓力容器創(chuàng)造良好的工作條件。[1]

2.2韌性破壞的預(yù)防措施

要想預(yù)防壓力容器出現(xiàn)的韌性破裂首先要做的就是要正確的設(shè)計壓力容器，并且相關(guān)人員進行操作時一定要嚴格按照相應(yīng)的規(guī)章制度進行，在容器的外部設(shè)置一個超壓泄放的裝置，該裝置在容器的壓力超過一定數(shù)值時，就會自動幫助容器泄壓，保證容器的安全運行。另外在對其進行維護時，工作人員也要注意選擇適當?shù)姆绞剑M量不出現(xiàn)失誤，保證容器的維護工作順利完成。最后就是要加強對容器的檢查，工作人員要時刻注意容器的變化，觀察其是否有出現(xiàn)破裂的前兆，如若發(fā)現(xiàn)上述前兆，就要立即對壓力容器采取預(yù)防措施，防止容器破裂。

2.3預(yù)防腐蝕性破壞

化工企業(yè)在壓力容器的投入使用前，建議在器壁內(nèi)安裝阻隔材料，避免容器壁直接接觸有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)。使用完畢后及時清理，做好工業(yè)設(shè)備壓力容器的檢查養(yǎng)護工作，及時發(fā)現(xiàn)與替換處理出現(xiàn)裂縫的壓力容器。從防腐作業(yè)入手分析，可有效解決工業(yè)設(shè)備壓力容器的表面腐蝕現(xiàn)象，表面防腐以表面噴砂和表面噴劑的兩種方案為主，在表面防腐作業(yè)前，需利用噴砂機去除表面鋼材上的銹跡與氧化物等預(yù)處理操作，確保表面干凈清潔無異物后，再合理調(diào)配防腐劑，嚴格控制調(diào)配的比例。防腐作業(yè)步驟與方法，需嚴格按照國家規(guī)定的標準進行。

2.4預(yù)防蠕變破裂的方法

首先要做的就是按照國家相應(yīng)的標準進行容器的制造，盡量選擇滿足高溫力學(xué)性能相關(guān)的材料，且在容器的使用過程中不能讓其長時間在高溫環(huán)境下運行，控制好容器壁的溫度，一旦容器出現(xiàn)塑性變形的痕跡，就要及時對其進行處理，防止容器破裂發(fā)展為蠕變破裂，最后就是要加強工作人員的檢查力度，時刻觀察容器的情況，一旦有出現(xiàn)破裂的痕跡，就要立即采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

3壓力容器破壞的質(zhì)量控制

3.1控制焊接質(zhì)量

首先，從焊接材料的質(zhì)量控制入手分析。焊接材料的管理控制環(huán)節(jié)較多，涉及采購與驗收和復(fù)驗及烘干與發(fā)放等控制點。嚴格按照壓力容器材料的規(guī)定選用焊接材料，要求焊接材料的質(zhì)量符合行業(yè)標準與國家標準的相關(guān)規(guī)定。其次，從焊接工藝控制入手分析。要求焊工具備焊工合格證件，能夠得心應(yīng)手的展開焊接工作。嚴格按照焊接工藝書或焊接工藝卡施焊。壓力容器施焊前，合理編制焊接工藝方案，方案內(nèi)容涉及坡口形式與焊接方法選定、焊接材料、無損檢測等內(nèi)容。要想確保工藝的貫徹執(zhí)行與焊縫的質(zhì)量，要求責(zé)任工程師加強對工藝規(guī)程執(zhí)行情況的監(jiān)督，嚴格控制焊接順序和焊前預(yù)熱及焊材選擇等細節(jié)問題。

3.2合理選擇材料

一方面，力學(xué)性能要求。V型缺口試樣的沖擊功規(guī)定值應(yīng)該達到規(guī)范標準，并且材料斷裂伸長率應(yīng)該超過鋼板標準較高值。另一方面，通用要求。設(shè)計運用的材料應(yīng)該與國家、行業(yè)標準相符，具備清晰壓力容器質(zhì)量與規(guī)格標志，還應(yīng)該有相應(yīng)的質(zhì)量證明書;專用鋼帶制造單位必須具備特種設(shè)備制造的許可證書：使用要求與《規(guī)程》要求相符：材料質(zhì)量證明書內(nèi)容必須清晰、完整，并具備相應(yīng)的質(zhì)檢章。此外，若用戶提出了壓力容器變薄新要求，那么設(shè)計人員應(yīng)該重新分析容器受力情況，并獲得最大減薄程度;若用戶要求壓力容器變厚，那么設(shè)計人員則要對各方向拉應(yīng)力進行考慮，避免出現(xiàn)脆性干裂問題。

結(jié)束語：壓力容器在正常的使用過程中也容易產(chǎn)生破損情況，這是屬于可控范圍內(nèi)的。但如果化工企業(yè)相關(guān)人員對壓力容器的破損不予以重視，就可能引發(fā)更為嚴重的生產(chǎn)事故，不僅會對企業(yè)經(jīng)濟利益與品牌形象造成影響，還有可能威脅工人的生命安全。為規(guī)避上述現(xiàn)象，必須做好壓力容器的檢查與預(yù)防工作。

參考文獻

[1]李曉光.淺析化工設(shè)備壓力容器破壞原因及預(yù)防措施[J].節(jié)能，2019，38（7）：146-147.