??[文章摘要]:壓力容器從設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行、檢驗(yàn)、修理和改造,直至報(bào)廢,在壓力容器整個(gè)生命周期中,運(yùn)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn),進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)察和管理,對(duì)壓力容器在運(yùn)行過(guò)程中的危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析,以指導(dǎo)壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行管理,確保壓力容器的安全可靠,防止事故的發(fā)生。
??? [關(guān)鍵詞]:危險(xiǎn)因素分析,安全設(shè)計(jì),安全運(yùn)行管理,定期檢驗(yàn)
1.壓力容器生命周期危險(xiǎn)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(zhì)具有強(qiáng)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(qiáng)的破壞性,給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成重大威脅。因此壓力容器從設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行、檢驗(yàn)、修理和改造,直至報(bào)廢,在壓力容器整個(gè)生命周期中,運(yùn)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn),進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)察和管理,對(duì)壓力容器在運(yùn)行過(guò)程中的危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析,以指導(dǎo)壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)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(yùn)用安全學(xué)原理的相關(guān)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(lái)源于設(shè)計(jì)和制造過(guò)程的缺陷;人的不安全行為則體現(xiàn)在壓力容器的運(yùn)行過(guò)程中人的主觀操作;管理缺陷則表現(xiàn)為壓力容器的安全技術(shù)管理、安全運(yùn)行管理、壓力容器定期檢驗(yàn)和安全等級(jí)評(píng)定等。綜合分析,壓力容器發(fā)生事故的主要原因包括:設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,容器結(jié)構(gòu)不合理,選材不當(dāng),強(qiáng)度不足,制造缺陷,安裝不符合技術(shù)要求,安全附件規(guī)格不符,以及運(yùn)行中的超壓、超溫、超負(fù)荷和操作不當(dāng),沒(méi)有執(zhí)行在用壓力容器定期檢驗(yàn)和安全等級(jí)評(píng)定,導(dǎo)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(dòng),對(duì)容器的抗疲勞破壞性能不利,過(guò)高的加載速度會(huì)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?zèng)_擊而發(fā)生脆性斷裂。壓力容器運(yùn)行過(guò)程中如果發(fā)生誤操作、過(guò)量沖載且安全保護(hù)裝置失效,都會(huì)導(dǎo)致壓力容器的壓力升高,以至于超載,進(jìn)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(nèi),因結(jié)構(gòu)尺寸、形狀和材料性能發(fā)生變化,完全失去原設(shè)計(jì)功能或未能達(dá)到原設(shè)計(jì)要求,而不能正常使用的現(xiàn)象。常見的壓力容器失效形式大致可以分為強(qiáng)度失效、剛度失效、失穩(wěn)失效和泄漏失效四大類。
?、?、壓力容器強(qiáng)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(qiáng)度失效。通常包括:
a、韌性斷裂:在壓力等荷載作用下,產(chǎn)生的應(yīng)力值達(dá)到或接近器壁材料的強(qiáng)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(guò)薄(設(shè)計(jì)壁厚不足和厚度因腐蝕而變薄)、內(nèi)壓過(guò)高或選材不當(dāng)、安裝不符合安全要求。
b、脆性斷裂:容器沒(méi)有明顯的塑性變形,且器壁中的應(yīng)力值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的強(qiáng)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(dāng)、材料加工工藝不當(dāng)、應(yīng)變時(shí)效、運(yùn)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(zhǎng)期作用,材料本身含有裂紋或經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋,裂紋擴(kuò)展使容器沒(méi)有經(jīng)過(guò)明顯的塑性變形而突然發(fā)生的斷裂。疲勞斷裂過(guò)程可分為裂紋萌生、擴(kuò)展和斷裂三個(gè)階段。
d、蠕變斷裂:壓力容器在高溫下長(zhǎng)期受載,隨著時(shí)間增加材料發(fā)生緩慢的塑性變形,塑性變形經(jīng)長(zhǎng)期積累而造成厚度明顯減薄或鼓脹變形,最終導(dǎo)致容器斷裂。壓力容器發(fā)生蠕變時(shí),一般壁溫達(dá)到或超過(guò)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(shí)的應(yīng)力值低于材料使用溫度下的強(qiáng)度極限。
e、腐蝕斷裂:壓力容器材料在腐蝕介質(zhì)作用下,因均勻腐蝕導(dǎo)致壁厚減薄及材料組織結(jié)構(gòu)改變或局部腐蝕造成的凹坑,使材料力學(xué)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(jī)理有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。腐蝕形態(tài)有均勻腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕、氫腐蝕、雙金屬腐蝕等。
?、?、壓力容器剛度失效:由于壓力容器過(guò)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(qiáng)度無(wú)關(guān),而主要取決于容器的尺寸和材料的彈性性質(zhì)。
?、堋毫θ萜餍孤┦?容器的各種接口密封面失效或器壁出現(xiàn)穿透性裂紋發(fā)生泄漏而引起的失效.泄漏介質(zhì)可能引起燃燒,爆炸和中毒事故,并造成嚴(yán)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(dòng)而產(chǎn)生裂紋,脹接管口松動(dòng),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(huì)造成壓力容器因泄漏而失效。