催化裂化壓力容器安全技術(shù)分析

【摘要】列舉影響壓力容器安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，講解了風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容，對定期檢驗(yàn)情況進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】壓力容器；失效形式；安全運(yùn)行

1、壓力容器安全運(yùn)行及影響因素

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。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，對壓力容器在運(yùn)行過程中的危險(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源于設(shè)計(jì)和制造過程的缺陷；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)和安全等級評定等。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)，沒有執(zhí)行在用壓力容器定期檢驗(yàn)和安全等級評定，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，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(yùn)行過程中如果發(fā)生誤操作、過量沖載且安全保護(hù)裝置失效，都會導(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。

①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?。ㄔO(shè)計(jì)壁厚不足和厚度因腐蝕而變?。?、內(nèi)壓過高或選材不當(dāng)、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(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)展使容器沒有經(jīng)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(kuò)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(shí)間增加材料發(fā)生緩慢的塑性變形，塑性變形經(jīng)長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。

②壓力容器剛度失效：由于壓力容器過渡的彈性變形而引起的失效。

③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)度無關(guān)，主要取決于容器的尺寸和材料彈性性質(zhì)。

④壓力容器泄漏失效：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而產(chǎn)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。

1.3壓力容器的安全運(yùn)行

壓力容器的安全運(yùn)行管理的目的是為了達(dá)到正常，滿負(fù)荷開車，生產(chǎn)合格產(chǎn)品，是壓力容器的工藝參數(shù)、生產(chǎn)負(fù)荷、操作周期、檢修、安全等方面具有良好的技術(shù)性能，促使壓力容器處于最佳工作狀態(tài)。壓力容器的運(yùn)行首先要求其安全可靠，合理使用和嚴(yán)格管理是提高壓力容器的安全可靠性，保證其安全運(yùn)行的重要條件。

壓力容器的安全使用包括正確的操作，維護(hù)保養(yǎng)和定期檢修等方面。在具體的操作過程中，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

①平穩(wěn)操作：在操作過程中盡量保持壓力容器的操作條件（如工作壓力和工作溫度）相對穩(wěn)定。

②防止過載：防止壓力容器過載主要是防止超壓。

③發(fā)現(xiàn)故障，立即停車：壓力容器在運(yùn)行過程中如果發(fā)生故障，嚴(yán)重威脅設(shè)備及人身安全時(shí)，操作人員應(yīng)該馬上采取緊急措施，停止容器運(yùn)行，并報(bào)告上級主管部門。

④制定合理的安全操作規(guī)程：為保證壓力容器的安全運(yùn)行，切實(shí)避免盲目或誤操作引起事故，容器使用單位應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝需求和容器的技術(shù)性能制定各種容器的安全操作規(guī)程，并對操作人員進(jìn)行教育培訓(xùn)。壓力容器的安全操作規(guī)程至少應(yīng)包括：

a、容器的正確操作方法。

b、容器的操作工藝指標(biāo)及最高工作壓力、最高或最低工作溫度。

c、容器開車、停車的操作程序和注意事項(xiàng)。

d、容器運(yùn)行中應(yīng)重點(diǎn)檢查的項(xiàng)目和部位，以及運(yùn)行中可能出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象和防止措施。

e、容器停止運(yùn)行時(shí)的維護(hù)和保養(yǎng)。

f、異常狀態(tài)下的緊急措施及事故應(yīng)急處理。

⑤嚴(yán)格實(shí)行崗位責(zé)任制。

2.結(jié)語

鑒于壓力容器具有發(fā)生爆炸或泄漏、造成人身傷害、環(huán)境污染、設(shè)備建筑物毀壞事故的危險(xiǎn)性，因此從壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、檢驗(yàn)、修理、改造直至報(bào)廢，應(yīng)該依據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》、《壓力容器產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》、《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》等相關(guān)的法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，引入可靠性設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理、模糊綜合評價(jià)等現(xiàn)代安全設(shè)計(jì)和安全管理技術(shù)，結(jié)合以往事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料，對壓力容器生命周期的危險(xiǎn)因素進(jìn)行全面的分析，制定有效的預(yù)防和控制措施，確保壓力容器的安全運(yùn)行和系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮。