??[文章摘要]:壓力容器從設計、制造、安裝、運行、檢驗、修理和改造,直至報廢,在壓力容器整個生命周期中,運用系統工程的觀點,進行嚴格的監(jiān)察和管理,對壓力容器在運行過程中的危險因素進行分析,以指導壓力容器的設計、制造、運行管理,確保壓力容器的安全可靠,防止事故的發(fā)生。
??? [關鍵詞]:危險因素分析,安全設計,安全運行管理,定期檢驗
1.壓力容器生命周期危險因素分析。
由于壓力容器工作條件的特殊性,如高溫、高壓、介質具有強腐蝕性、毒性及易燃、易爆性等,必然增大事故的發(fā)生概率,且事故一旦發(fā)生,就具有很強的破壞性,給人民的生命財產安全構成重大威脅。因此壓力容器從設計、制造、安裝、運行、檢驗、修理和改造,直至報廢,在壓力容器整個生命周期中,運用系統工程的觀點,進行嚴格的監(jiān)察和管理,對壓力容器在運行過程中的危險因素進行分析,以指導壓力容器的設計、制造、運行管理,確保壓力容器的安全可靠,防止事故的發(fā)生。
1.1壓力容器事故原因分析。
運用安全學原理的相關理論,我們知道壓力容器發(fā)生事故的直接原因一般有兩種:即容器本身的不安全性因素和操作人員的不安全行為以及管理上的失誤。容器本身的不安全因素主要來源于設計和制造過程的缺陷;人的不安全行為則體現在壓力容器的運行過程中人的主觀操作;管理缺陷則表現為壓力容器的安全技術管理、安全運行管理、壓力容器定期檢驗和安全等級評定等。綜合分析,壓力容器發(fā)生事故的主要原因包括:設計錯誤,容器結構不合理,選材不當,強度不足,制造缺陷,安裝不符合技術要求,安全附件規(guī)格不符,以及運行中的超壓、超溫、超負荷和操作不當,沒有執(zhí)行在用壓力容器定期檢驗和安全等級評定,導致壓力容器失效,從而引發(fā)事故。壓力容器的操作條件的頻繁波動,對容器的抗疲勞破壞性能不利,過高的加載速度會降低材料的斷裂韌性,即使容器存在微小缺陷,也可能在壓力的快速沖擊而發(fā)生脆性斷裂。壓力容器運行過程中如果發(fā)生誤操作、過量沖載且安全保護裝置失效,都會導致壓力容器的壓力升高,以至于超載,進而可能引發(fā)爆炸事故。
1.2壓力容器失效形式分析。
壓力容器失效是指壓力容器在規(guī)定的使用環(huán)境和壽命期限內,因結構尺寸、形狀和材料性能發(fā)生變化,完全失去原設計功能或未能達到原設計要求,而不能正常使用的現象。常見的壓力容器失效形式大致可以分為強度失效、剛度失效、失穩(wěn)失效和泄漏失效四大類。
①、壓力容器強度失效:壓力容器在壓力等荷載的作用下,因材料屈服或斷裂而引起的失效形式,稱為強度失效。通常包括:
a、韌性斷裂:在壓力等荷載作用下,產生的應力值達到或接近器壁材料的強度極限而發(fā)生的斷裂。通常壓力容器的韌性斷裂的主要原因是壁厚過薄(設計壁厚不足和厚度因腐蝕而變薄)、內壓過高或選材不當、安裝不符合安全要求。
b、脆性斷裂:容器沒有明顯的塑性變形,且器壁中的應力值遠遠小于材料的強度極限甚至低于材料的屈服極限而發(fā)生的斷裂。脆性斷裂的主要原因在于材料的脆化(材料選擇不當、材料加工工藝不當、應變時效、運行環(huán)境惡劣)和材料本身的缺陷。
c、疲勞斷裂:壓力容器受到交變荷載的長期作用,材料本身含有裂紋或經一定循環(huán)次數后產生裂紋,裂紋擴展使容器沒有經過明顯的塑性變形而突然發(fā)生的斷裂。疲勞斷裂過程可分為裂紋萌生、擴展和斷裂三個階段。
d、蠕變斷裂:壓力容器在高溫下長期受載,隨著時間增加材料發(fā)生緩慢的塑性變形,塑性變形經長期積累而造成厚度明顯減薄或鼓脹變形,最終導致容器斷裂。壓力容器發(fā)生蠕變時,一般壁溫達到或超過其材料熔化溫度的25%~35%。蠕變斷裂的變形量取決于材料的韌性,斷裂時的應力值低于材料使用溫度下的強度極限。
e、腐蝕斷裂:壓力容器材料在腐蝕介質作用下,因均勻腐蝕導致壁厚減薄及材料組織結構改變或局部腐蝕造成的凹坑,使材料力學性能降低,容器承載能力不足而發(fā)生的斷裂。壓力容器腐蝕機理有化學腐蝕和電化學腐蝕。腐蝕形態(tài)有均勻腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、縫隙腐蝕、氫腐蝕、雙金屬腐蝕等。
?、凇毫θ萜鲃偠仁В河捎趬毫θ萜鬟^渡的彈性變形而引起的失效。
?、?、在壓力作用下,容器突然失去其原有的規(guī)則幾何形狀而引起的失效。壓力容器失穩(wěn)失效的重要特征是彈性撓度和荷載不成比例,且臨界壓力與材料的強度無關,而主要取決于容器的尺寸和材料的彈性性質。
?、堋毫θ萜餍孤┦?容器的各種接口密封面失效或器壁出現穿透性裂紋發(fā)生泄漏而引起的失效.泄漏介質可能引起燃燒,爆炸和中毒事故,并造成嚴重的環(huán)境污染。壓力容器泄漏的原因是多方面的,受壓部件受到頻繁的振動而產生裂紋,脹接管口松動,器壁局部腐蝕變薄穿孔,局部鼓包變形及密封面失效等,都會造成壓力容器因泄漏而失效。