對(duì)基于失效模式的在役壓力容器檢驗(yàn)的幾點(diǎn)探討

摘 要：壓力容器是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)以及其他工業(yè)行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，在壓力容器運(yùn)行中，由于各種因素的影響，可能會(huì)導(dǎo)致壓力容器的性能發(fā)生改變，從而影響壓力容器的功能。分析壓力容器常見(jiàn)的失效模式，找到應(yīng)對(duì)措施。本文主要簡(jiǎn)述了在失效模式下壓力容器如何進(jìn)行檢驗(yàn)，為從事壓力容器的工作人員提供建議。

關(guān)鍵詞：失效模式；壓力容器；檢測(cè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.050

1 失效模式的定義

壓力容器材料的性質(zhì)發(fā)生改變的過(guò)程就叫做容器的失效過(guò)程。壓力容器失效會(huì)導(dǎo)致功能的缺陷，甚至?xí)a(chǎn)生危險(xiǎn)，出現(xiàn)安全事故，制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通常情況下，失效形式主要有變形腐蝕以及磨損。所以穩(wěn)定性不能得到保障。失效的形式有很多種，所以為了提高檢驗(yàn)效率，應(yīng)該找到科學(xué)的檢驗(yàn)方法。

2 失效模式的分類

2.1 失穩(wěn)

失穩(wěn)是屬于形變失效中的一種。在進(jìn)行壓力容器的設(shè)計(jì)時(shí)，人們會(huì)更加關(guān)注高溫高壓下使用的承壓設(shè)備，但很容易忽視在低壓情況下的使用，有時(shí)即便是常壓操作，可能也會(huì)發(fā)現(xiàn)失穩(wěn)的事故。比如夾套容器出現(xiàn)失穩(wěn)通常是由于設(shè)計(jì)的原因造成的，利用加強(qiáng)圈來(lái)提高承受外壓的能力時(shí)，加強(qiáng)圈應(yīng)滿足慣性矩的要求，不過(guò)這一點(diǎn)卻常常不受到重視。室溫變形一旦發(fā)生會(huì)導(dǎo)致壓力容器直接報(bào)廢，修復(fù)起來(lái)非常困難。

2.2 蠕變

在一定載荷以及高溫的作用下壓力容器發(fā)生塑性變形的狀態(tài)叫做蠕變。每種材質(zhì)出現(xiàn)蠕變的溫度都不一樣，如碳鋼的溫度在350度左右，合金鋼出現(xiàn)蠕變的溫度至少在400度，蠕變的溫度大約處在材料熔化溫度的25%到35%之間。在高溫的作用下材料可能會(huì)發(fā)生球化甚至脫碳，回火等。球化的檢測(cè)方式只有通過(guò)金相檢查。蠕變損傷在其初期階段很難被檢查到，一旦被檢測(cè)到，就屬于即將報(bào)廢階段，同樣難以修復(fù)。

3 在役壓力容器檢驗(yàn)

3.1 資料審查內(nèi)容

檢驗(yàn)前審查壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用管理及歷次檢驗(yàn)檢測(cè)資料，著重檢查材質(zhì)資料，了解壓力容器的實(shí)際狀況是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和使用需求。有懷疑時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查，使用介質(zhì)也是檢查重點(diǎn)之一，檢查介質(zhì)的情況并初步判斷有可能出現(xiàn)的損傷模式。

3.2 制定檢驗(yàn)方案

應(yīng)該明確壓力容器的基本信息，找到準(zhǔn)確的失效原因，將外部因素與內(nèi)部因素確定下來(lái)，有針對(duì)性的選擇檢驗(yàn)方案，提高檢驗(yàn)質(zhì)量與檢驗(yàn)效率。在用壓力容器受到破壞的主要因素，通常有受力狀況、使用的材料性能和環(huán)境因素。失效一般為上述幾個(gè)因素共同作用的結(jié)果，不同的因素所導(dǎo)致的缺陷也會(huì)有所差異。分析受力狀況的主要原因是確定應(yīng)力狀態(tài)明確其是否有應(yīng)力集中，交變應(yīng)力等現(xiàn)象存在。材料性能主要是指其熱穩(wěn)定性，耐腐蝕性等性質(zhì)。環(huán)境因素主要有設(shè)備使用管理情況、周圍環(huán)境對(duì)其的影響等。

3.3 選擇檢驗(yàn)方法

將壓力容器工作時(shí)要對(duì)其進(jìn)行維護(hù)與管理，保障其正常功能的發(fā)揮，并定期進(jìn)行檢驗(yàn)。在對(duì)壓力容器進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，能夠結(jié)合實(shí)際失效模式，合理的選擇檢驗(yàn)方法，保障檢驗(yàn)效果與質(zhì)量。具體結(jié)合檢驗(yàn)的要求，可以先宏觀的檢驗(yàn)，具體再結(jié)合各無(wú)損檢測(cè)方法和理化檢驗(yàn)方法。

（1）宏觀檢驗(yàn)。宏觀檢驗(yàn)對(duì)在役壓力容器檢驗(yàn)非常重要。對(duì)可能發(fā)生缺陷的部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查。比如容易造成液體滯留沉積的部位，如封頭底部。形成縫隙死角的部位，應(yīng)力集中的部位，以及壓力容器的汽液相交界部位，這都是重點(diǎn)檢查的部位。在一般狀態(tài)下，宏觀檢查的判斷方式是視覺(jué)，視覺(jué)檢測(cè)的主要工具是燈光和放大鏡。宏觀檢查要準(zhǔn)確需要非常多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，所以最好是有經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行操作。

（2）超聲波測(cè)厚。使用超聲波測(cè)厚儀時(shí)，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到不一樣的材料的聲速修正和被測(cè)工件溫度的影響。正常的工作當(dāng)中，會(huì)受到介質(zhì)的影響，所以其壓力容器壁會(huì)發(fā)生磨損狀態(tài)或異常增厚，如果長(zhǎng)期發(fā)展下去，質(zhì)量和安全就會(huì)受到損壞，通過(guò)超聲波儀器測(cè)量壓力容器壁的厚度與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，就可以了解其基本狀況。

（3）內(nèi)外壁檢測(cè)。壓力容器在外表上最常見(jiàn)的缺點(diǎn)是裂紋，因?yàn)槿说娜庋劭梢暥仁艿较拗?，很多裂紋是沒(méi)有辦法通過(guò)肉眼觀察的，所以進(jìn)行表面檢測(cè)時(shí)通常會(huì)采用磁粉以及滲透檢測(cè)。因?yàn)榇欧蹤z測(cè)的靈敏度較高，且成本低廉，對(duì)于鐵磁性材料應(yīng)優(yōu)先選用磁粉檢測(cè)。如果是非磁性材質(zhì)可以選擇滲透檢測(cè)，但是滲透劑應(yīng)該對(duì)容器沒(méi)有任何損壞。對(duì)于應(yīng)力腐蝕傾向以及低溫壓力容器，最好的檢測(cè)方法是濕熒光磁粉檢測(cè)。經(jīng)驗(yàn)表明，大多數(shù)情況下裂紋都是在焊縫附近產(chǎn)生，因?yàn)檫M(jìn)行焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生淬硬組織以及殘余的應(yīng)力，所以表面檢測(cè)應(yīng)該檢測(cè)焊跡焊疤部位。

（4）其他檢測(cè)手段。壓力容器的檢測(cè)技術(shù)一直在發(fā)展，除了上文所敘述的一些方法之外，還有用于埋藏缺陷檢測(cè)的射線檢測(cè)（RT）、超聲波檢測(cè)（UT）、衍射時(shí)差法技術(shù)（TOFD）；聲發(fā)射以及導(dǎo)波技術(shù)等；對(duì)材質(zhì)有懷疑或有必要時(shí)也可進(jìn)行硬度檢測(cè)、金相分析或材質(zhì)分析。像衍射波時(shí)差法已經(jīng)應(yīng)用在很多行業(yè)當(dāng)中，例如大型儲(chǔ)罐的定期檢驗(yàn)，球罐的定期檢驗(yàn)等。對(duì)于壁比較厚的容器，衍射波時(shí)差法有很大的優(yōu)勢(shì)能夠根據(jù)檢測(cè)出來(lái)的缺陷判斷其是否需要處理。

4 總結(jié)

在壓力容器發(fā)生缺陷時(shí)能運(yùn)用合理的檢測(cè)手段、進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷分析。一方面能夠保證設(shè)備在安全的環(huán)境下運(yùn)行，同時(shí)也能夠提高壓力容器的使用壽命和使用效率。本文主要對(duì)常見(jiàn)的缺陷以及檢測(cè)方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單論述，能夠?yàn)樵谝蹓毫θ萜鞯臋z驗(yàn)進(jìn)行一些理論性的參考，還有很多容器缺陷沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)敘述，需要檢測(cè)人員在實(shí)際工作中進(jìn)行總結(jié)。

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作者簡(jiǎn)介：魏強(qiáng)（1984-），男，寧夏銀川人，本科，助理工程師，主要從事承壓類特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)工作。