一、壓力容器的安全等級
為了掌握每一臺投入使用的壓力容器的安全狀況,在新容器使用前及在用容器定期檢驗后,都要核定其安全狀況等級。新容器安全狀況等級的核定工作是在使用單位辦理容器使用登記手續(xù)時,由登記機關(guān)認定;在用容器是在定期檢驗后,根據(jù) 《在用壓力容器檢驗規(guī)程》所規(guī)定的評定標(biāo)準(zhǔn),由檢驗單位簽發(fā)的檢驗報告認定。
二、壓力容器常見缺陷及預(yù)防
(一)焊接過程的缺陷及預(yù)防
咬邊
焊接電流過大,焊接速度不當(dāng)引起。易造成應(yīng)力集中,形成應(yīng)力腐蝕裂紋和應(yīng)力集中裂紋。防止咬邊,焊接電流大小要適當(dāng),運條要均勻,焊條角度要正確,焊接電弧要短。
氣孔、夾渣-
焊條潮濕、冷卻速度過快、氣體來不及逸出形成氣孔,熔渣粘度過大、電流過小,多層焊道表面清理不干凈,焊條藥皮成分不當(dāng)引起夾渣。氣孔和夾查的存在時接頭的承載能力下降。防止產(chǎn)生夾渣,不使用藥皮開、剝落、變質(zhì)、偏心或焊心銹蝕的焊條,按規(guī)定的溫度和時間烘干,坡口兩側(cè)要清理干凈等,徹底清除渣殼和坡口邊緣的氧化皮及多層焊道的焊渣。焊接電流小、速度快,坡口角度小、焊縫間隙小,焊條位置不當(dāng)或焊弧偏移等引起。產(chǎn)生應(yīng)力集中,在交變載荷作用下產(chǎn)生裂紋。防止產(chǎn)生未焊透和未熔合,要正確制備坡口和裝配間隙、電流、焊接速度適當(dāng),焊縫根部和坡口兩側(cè)母材金屬要熔透,清根要徹底。
裂紋
工作環(huán)境溫度低,焊條質(zhì)量不好、焊件對接處強制裝配應(yīng)力過大,母材含碳量不符合要求導(dǎo)致表面裂紋;由于焊縫凝結(jié)核擴散氫的作用形成危害過大的內(nèi)部裂紋。防止裂紋,嚴(yán)格控制鋼中的磷和硫的含量、減慢焊縫的冷卻速度、采用優(yōu)質(zhì)低氫焊接材料、焊條烘干等、減小焊接應(yīng)力等。
(二)加工組裝過程引起的外部缺陷及預(yù)防
主要有表面凹凸不平、截面不圓、焊縫錯邊、接縫角變形等,使容器產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力,造成局部應(yīng)力過高,導(dǎo)致發(fā)生破裂。組裝時,防止強拉、對組裝卡具如吊耳、筋板等,用與殼體同樣的材料和焊條焊接方法進行,割除后留下的焊疤要打磨平滑。
(三)使用過程中產(chǎn)生的缺陷
由于溫度、壓力、環(huán)境、介質(zhì)等的變化,引起裂紋、腐蝕、變形、磨損、高溫氫損傷、組織惡化等缺陷。情況較復(fù)雜。
三、壓力容器的破壞形式及預(yù)防
(一)韌性破壞
1、概念
容器在內(nèi)部壓力作用下,器壁上的應(yīng)力達到了材料的強度極限而發(fā)生破裂的一種破壞形式。應(yīng)力達到屈服點時發(fā)生較大的塑性變形,達到拉伸強度時破裂。
2、特征
(1)有顯著地宏觀變形
(2)爆破時一般不產(chǎn)生碎片
(3)爆破壓力與理論計算值相近
(4)斷口呈灰暗色,無金屬光澤,斷口為一條長縫
3、預(yù)防措施
規(guī)范操作、不要超壓、及時檢查腐蝕情況,保持名種安全裝置、儀器儀表完好靈敏等。
(二)脆性破壞
1、概念
斷裂時沒有宏觀的塑性變形,器壁上的應(yīng)力遠小于材料的強度極限,有的甚至低于屈服點。
一般是在較低溫度或存在缺陷(裂紋的影響最明顯) 的情況下發(fā)生、發(fā)生脆性斷裂要具備三個條件:一是容器本身存在缺陷,二是有一定水平的應(yīng)力,三是材料的韌性很差。
2、特征
(1) 無明顯的塑性變形,厚度也沒有明顯的減薄
(2)瞬間發(fā)生,一般有許多碎片飛出
(3)材料脆化而破壞,總是首先在缺陷或幾何形狀突變處首先發(fā)生,然后延伸,斷口呈金屬晶粒狀、并富有光澤,斷口平直且主應(yīng)力方向垂直。
(4)破壞時名義工作應(yīng)力較低,通常低于材料的屈服點獲接近,特別是裂紋缺陷引起的脆性斷裂,破裂時應(yīng)力一般不會超過屈服點。
3、預(yù)防
(1) 確保材料有良好的韌性,特別是在低溫情況下。
(2)避免或降低容器的應(yīng)力集中,如盡量采用圓弧過渡、接管根部雙面焊透且焊縫表面磨平等。
(3)焊后熱處理消除殘余應(yīng)力。
(4)加強對在役容器的無損檢測。
(三)疲勞破壞
1、概念
由于交變載荷作用,在容器某些應(yīng)力集中部位短時間內(nèi)由于疲勞而在低應(yīng)力狀態(tài)下突然發(fā)生的一種破壞形式。交變載荷有機械載荷、熱載荷、壓力載荷。對壓力容器如壓力波動、溫度波動等。
2、特征
(1)就部位而言,一是在結(jié)構(gòu)不連續(xù)處發(fā)生,如接管的根部、開孔處、受力較大且有尖角的部位;二是在有裂紋類原始缺陷的焊縫處。
(2)疲勞斷裂的基本形式是爆破和泄漏。材料強度偏高且韌性較差,則表現(xiàn)為爆破;若材料強度較低而韌性較好,則疲勞裂紋擴展泄漏。
(3)斷口分疲勞擴展和最終破裂兩個區(qū)域,疲勞擴展區(qū)平整光滑、有貝殼花紋狀疲勞線;最終破裂區(qū)呈明顯的放射性及人字形紋狀。
3、預(yù)防
(1)選用合適的抗疲勞材料,不宜用強度偏高的合金鋼,而應(yīng)用有較大塑性應(yīng)變能力的低碳鋼和碳錳鋼。
(2) 采用分析設(shè)計法設(shè)計。
(3)注意結(jié)構(gòu)的抗疲勞性,如帶補強圈的接管處、盡量直接管避免斜接管。
(4)提高制造質(zhì)量,嚴(yán)格進行在役設(shè)備檢驗。
(四)腐蝕破壞
1、概念
均勻腐蝕使器壁厚度減薄,點蝕形成局部凹坑,晶間腐蝕使材料的強度和韌性喪失,應(yīng)力腐蝕使材料以裂紋的形式產(chǎn)生破壞。
2、特征
不同腐蝕破壞其特征不同。
3、預(yù)防
(1)選擇合適的抗腐蝕材料
(2)使容器與介質(zhì)隔離
(3)消除引起腐蝕的因素