摘　要:隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,壓力容器使用范圍日益廣泛,作為多個(gè)工業(yè)行業(yè)的重要設(shè)備,對(duì)壓力容器設(shè)備的安全評(píng)估與檢測(cè)越來越受到重視。本文針對(duì)壓力容器安全評(píng)估與檢測(cè),介紹了國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,提出了壓力容器失效的主要原因及在該方面的檢測(cè)方法。
關(guān)鍵詞:壓力容器;安全評(píng)估;失效;檢測(cè)

壓力容器是內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力,并對(duì)安全性有較高要求的密封容器或管道。壓力容器早期主要應(yīng)用于化學(xué)工業(yè),壓力多在10MPa 以下。隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,壓力容器的使用范圍日益廣泛。目前,壓力容器已經(jīng)成為化工、石油工業(yè)、冶金、原子能、宇航、海洋工程、輕工、紡織、食品、城建等各個(gè)行業(yè)中的重要設(shè)備,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的影響。各類壓力容器越來越多地在高溫、高壓、高真空、強(qiáng)腐蝕、輻射等各種苛刻的條件下操作,且現(xiàn)代化工業(yè)裝置正逐漸向系統(tǒng)化、綜合化方向發(fā)展。
因此,對(duì)壓力容器設(shè)備結(jié)構(gòu)技術(shù)上的要求越來越高,其完整性維護(hù)、安全評(píng)定工作的地位和作用越來越受到重視。加強(qiáng)壓力容器安全與檢測(cè)具有十分重要的意義,一直是從事安全工作的人員研究的重點(diǎn)課題。
1 　國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)外科學(xué)家對(duì)各種金屬構(gòu)件在腐蝕環(huán)境下的斷裂失效進(jìn)行了多方面的研究,取得了豐碩的成果。早在20 世紀(jì)30 - 40 年代,國(guó)際上就開始了對(duì)概率安全評(píng)定(PSA) 的研究,在建立模型中考慮了參數(shù)的實(shí)際離散性。1980 年代后期,我國(guó)也開展了一些這方面的研究工作,取得了良好效果。
駱紅云[1 ] 等選取了Q420 、Q345 、Q235 和ICrl8Ni9 等材料進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)壓力容器用鋼的概率失效評(píng)定曲線的研究。1971 年,美國(guó)公布了第一部以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)的壓力容器缺陷評(píng)定規(guī)范。目前世界上已經(jīng)有近十部壓力容器缺陷評(píng)定規(guī)范或指導(dǎo)性文件。1980 年代以前,裂紋尖端位移量(COD) 設(shè)計(jì)曲線在壓力容器缺陷評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中占有統(tǒng)治地位,但是COD 法本身有其固有的缺點(diǎn),定義不嚴(yán)格,無力學(xué)解釋,各國(guó)在應(yīng)變測(cè)量時(shí)所取的標(biāo)距也不一致,同一斷裂試驗(yàn)所得的COD 設(shè)計(jì)曲線差別很大。
彈塑性分析中還有另一種方法J 積分,在數(shù)學(xué)、力學(xué)上都有非常嚴(yán)格的斷裂力學(xué)參量,有著明確的物理意義,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,各種基本的含缺陷結(jié)構(gòu)的J 積分都可以計(jì)算。美國(guó)電力研究學(xué)會(huì)( EPRI) 提出的彈塑性斷裂分析的工程方法,提供了各種含缺陷結(jié)構(gòu)J 積分全塑性解的韌性斷裂手冊(cè),解決了J 積分的工程計(jì)算題。
1980 年代后期,英國(guó)中央電力局(CEGB) 研究人員提出了利用R6 失效評(píng)定曲線來計(jì)算結(jié)構(gòu)失效概率的方法,美國(guó)EPRI 的新R6 失效評(píng)定曲線是在英國(guó)老R6 失效評(píng)定曲線的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,反過來又促進(jìn)了老R6 曲線的發(fā)展。目前世界各國(guó)的缺陷評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)均向R6 方法靠攏,相繼采用失效評(píng)定圖技術(shù)。
1999 年,歐洲委員會(huì)完成了歐洲工業(yè)結(jié)構(gòu)性完整評(píng)定方法( FIN TAP) 。2000 年,美國(guó)石油學(xué)會(huì)頒布了針對(duì)在役石油化工設(shè)備的合乎使用的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(APl579) 。一般產(chǎn)品的檢維修周期是根據(jù)預(yù)測(cè)壽命確定的,但是壓力容器和管道這樣的特種設(shè)備,其檢驗(yàn)計(jì)劃是根據(jù)法規(guī)制定的。在這種按照事先規(guī)定的檢驗(yàn)周期進(jìn)行檢修的情況下,簡(jiǎn)單的壽命預(yù)測(cè)已經(jīng)無法保證壓力容器的安全。對(duì)于石化行業(yè)里面的封閉的且打開和拆卸比較麻煩的結(jié)構(gòu)部位,要求檢修周期盡可能長(zhǎng)一些,檢測(cè)手段可以復(fù)雜一些。傅惠民[2 ] 等通過計(jì)算出指定壽命下允許的最大初始的裂紋尺寸,制定相應(yīng)的最佳檢測(cè)方案,防止超標(biāo)裂紋出現(xiàn)和漏檢的方案來保證壓力容器安全。
目前,國(guó)內(nèi)外主要針對(duì)特定的裝置進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,或者對(duì)材料在某種介質(zhì)下的特殊行為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究?；趶椝苄粤W(xué)和斷裂力學(xué)的含缺陷壓力容器安全評(píng)估研究已經(jīng)比較深入,在《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中也允許開展缺陷評(píng)定來處理一些存在難以消除的嚴(yán)重缺陷但又有使用價(jià)值的壓力容器,但這是以犧牲安全為前提條件的,國(guó)內(nèi)還有爭(zhēng)議,西方國(guó)家官方也未認(rèn)可,目前在國(guó)內(nèi)尚處于控制使用,僅限于在大型關(guān)鍵和確需的前提下開展。