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壓力容器常見缺陷 別等出了事故才追悔莫及~

作者:
來源:
2018/07/17
【摘要】:
壓力容器缺陷對裝備性能及安全影響很大,出了事故后悔可是來不及的。壓力容器到底都有哪些缺陷?你知道該如何避免嗎?★壓力容器的常見缺陷★1、裂紋CRACK2、焊接缺陷WELDINGDEFECTS3、其他缺陷OTHERDEFECTS(1)分層缺陷;(2)表面張口型缺陷;(3)沖刷缺陷;(4)腐蝕缺陷;(5)變形缺陷。★壓力容器制造缺陷對其安全性的影響★容器在制造過程中產生的另一種缺陷是造成殼體幾何形狀的

壓力容器缺陷對裝備性能及安全影響很大,出了事故后悔可是來不及的。壓力容器到底都有哪些缺陷?你知道該如何避免嗎?

★ 壓力容器的常見缺陷 ★

1、裂紋CRACK

2、焊接缺陷WELDING DEFECTS

3、其他缺陷OTHER DEFECTS

(1)分層缺陷;

(2)表面張口型缺陷;

(3)沖刷缺陷;

(4)腐蝕缺陷;

(5)變形缺陷。

★ 壓力容器制造缺陷對其安全性的影響 ★

容器在制造過程中產生的另一種缺陷是造成殼體幾何形狀的不連接,如凹凸不平、接縫角變形等。各種回轉殼體在內壓作用下的應力與它的曲率半徑有關。

曲率半徑不同的兩種殼體連接在一起時,由于應力不同,所產生的變形也不一樣。但它們又相互約束,并由此在交接處引起剪力和彎矩,使殼體產生附加彎曲應力,造成過高的局部應力。

一般說來,直徑大而深度小的凹陷,幾何形狀的變化比較緩和,所產生的影響也小。在容器制造過程中產生的封頭凹凸不平,一般都是變化比較緩和的。

內應力的影響

一般來說,冷變形量越大,所產生的內應力也越大。容器殼體上殘存的內應力即使不至于產生裂紋,也會加劇壓力容器的疲勞破裂和應力腐蝕破裂。

★ 化工容器進行氣密試驗試驗壓力如何確定 ★

對化工容器進行氣密試驗主要是為了檢驗容器的嚴密性。作過氣壓強度試驗,并經檢查合格的容器可不另做氣密性試驗。

氣密性試驗必須在液壓試驗合格后進行,其試驗壓力為設計壓力的1.05倍。試驗時壓力應緩慢上升,達到規定試驗壓力后保壓10min,然后降至設計壓力,在焊縫和連接部位進行滲漏檢查。

小型容器也可浸入水中檢查。如有泄漏,修補后重新進行液壓試驗和氣密試驗。

★ 低、中、高壓容器內、外部狀況等級檢查的內容 ★

1、外部檢查

(1)壓力容器的本體、接口部位、焊接接頭等的裂紋、過熱、變形、泄漏等;檢漏孔、信號孔的漏液、漏氣、檢漏管疏通。

(2)外表面的腐蝕,保溫層破損、脫落、潮濕、跑冷;相鄰管道或構件的異常振動、響聲、相互摩擦。

(3)支承或支座的損壞,基礎下沉、傾斜、開裂,緊固螺栓的完好情況。

(4)檢查確認安全附件是否符合規定要求。

2、結構檢查(重點檢查以下部位)

(1)筒體與封頭的連接、角接、搭接、布置不合理的焊接;

(2)方形孔、人孔、檢查孔及其補強;

(3)封頭、支座、支承;

(4)法蘭及排污口。

3、幾何尺寸檢查可根據原始資料進行下列內容檢查)

(1)縱、環焊縫對口錯邊量、棱角度,焊縫余高,角焊縫的焊縫厚度和焊角尺寸及布置不合理的焊縫;

(2)同一斷面上最大直徑與最小直徑,封頭表面、直邊高度和縱向皺折,不等厚板(鍛)件對接接頭未進行削薄過度的超差情況;

(3)直立壓力容器和球形壓力容器支柱的垂直度;

(4)繞帶式壓力容器相鄰鋼帶間隙。

4、表面缺陷檢查

(1)腐蝕與機械損傷測定其深度、直徑、長度及其分布,并標圖記錄。對非正常的腐蝕,應查明原因。

(2)表面裂紋

1)內表面的焊縫(包括近縫區),應以肉眼或5~10倍放大鏡檢查裂紋。

有下列情況之一的,應進行不小于焊縫長度20%的表面探傷檢查;

材料強度級別b>540MPa的;Cr-Mo鋼制的;

有奧氏體不銹鋼堆焊層的;

介質有應力腐蝕傾向的;

其他有懷疑的焊縫。

如發現裂紋,檢驗員應根據可能存在的潛在缺陷,確定增加表面探傷的百分比;

如仍發現裂紋,則應進行全部焊縫的表面探傷檢查。同時要進一步的檢查外表面的焊縫可能存在的裂紋缺陷。

內表面的焊縫已有裂紋的部位,對其相應外表面的焊縫應進行抽查。

2)對應力集中部位、變形部位、異種鋼焊接部位、工卡具焊跡、電弧損傷處和易產生裂紋部位,應重點檢查。

3)有晶間腐蝕傾向的,可采用金相檢驗或錘擊檢查。錘擊檢查時,用0.5~1.0kg的手錘,敲擊焊縫兩側或其他部位。

4)繞帶式壓力容器的鋼帶始、末端焊接接頭,應進行表面裂紋檢查。

(3)焊縫咬邊檢查

(4)其他對焊接敏感性材料,還應注意檢查可能發生的焊趾裂紋。

變形及變形尺寸測定,可能伴生的其他缺陷以及變形原因分析

5、壁厚測定

(1)測定點的位置應有代表性,并有足夠的測定點數。

測定后應標圖記錄。測定點的位置,一般應選擇下列部位:

1)液位經常波動部位;

2)易腐蝕、沖蝕部位;

3)制造成型時,壁厚減薄部位和使用中產生變形的部位;

4)檢查表面缺陷時,發現的可疑部位。

(2)利用超聲波測厚儀測定壁厚時,如遇到母材存在夾層缺陷,應增加測定點或用超聲波探傷儀,查明夾層分布的情況,以及與母材表面的傾斜度。 測定臨氫介質的壓力容器壁厚時,如發現壁厚增值,應考慮氫腐蝕的可能性。

6、材質

(1)主要受壓元件材質的種類和牌號一般應查明。

材質不明者,對于無特殊要求的鋼制壓力容器,允許按鋼號Q235材料強度的下限值,進行強度校核;

對于槽、罐車和有特殊要求的壓力容器,必須查明材質。 對于已經進行過此項檢查,且已作出明確處理的,不再重復檢查。

(2)主要受壓元件材質是否劣化,可根據具體情況,采用化學分析、硬度測定、光譜分析或金相檢驗等,予以確定。

7、有覆蓋層的壓力容器

(1)保溫層是否拆除,應根據使用工況和外部環境條件而定。有下列情況之一者,可不拆除保溫層。

1)制造時對焊縫全部表面已探傷合格;

2)對有代表性的部位局部抽查,未發現裂紋等缺陷;

3)外部環境沒有侵入或跑冷;

4)外部環境有可靠的防腐蝕措施;

5)有類似使用經驗的;

6)檢驗員認為沒有必要的。

(2)有金屬襯里的壓力容器,如發現襯里有穿透性腐蝕、裂紋、局部鼓包或凹陷,檢查孔已流出介質,應局部或全部拆除襯里層,查明本體的腐蝕狀況或其他缺陷。

(3)用奧氏體不銹鋼堆焊襯里的,如發現襯里破壞、龜裂、剝離和脫落等。對于非金屬材料作襯里的,如發現襯里破壞、龜裂或脫落,或在運行中本體壁溫出現異常,應局部或全部拆除襯里,查明本體的腐蝕狀況或其他缺陷。

(4)對于內外表面有覆蓋層的,應先按本題2、4檢查內表面,如發現有裂紋等嚴重缺陷,則應在外表面局部或全部拆除覆蓋層,進行檢驗。

8、焊縫埋藏缺陷檢查

(1)有下列情況之一時,一般應進行射線探傷或超聲波探傷檢查,必要時還應相互復驗。

1)制造中焊縫經過兩次以上返修或使用過程中焊縫補焊過的部位;

2)檢驗時發現焊縫表面裂紋,認為需要進行焊縫埋藏缺陷檢查的;

3)錯邊量和棱角度有嚴重超標的焊縫部位;

4)使用中出現焊縫泄漏的部位及其兩端延長部位;

5)用戶要求或檢驗員認為有必要的部位。 已進行過此項檢查,再次檢驗時,如無異常情況,一般可不再復查。

(2)檢驗方法和抽查數量,由檢驗員根據具體情況確定。

9、安全附件檢查

按照有關安全附件規定,進行安全附件檢查。

10、緊固件檢查

對高壓螺栓應逐個清洗。檢查其損傷和裂紋情況,必要時應進行表面無損探傷。應重點檢查螺紋及過渡部位的無環向裂紋。

低、中、高壓容器內、外部安全狀況等級檢查周期

(1)外部檢查。

是指專業人員在壓力容器運行中的定期在線檢查,每年至少一次。

(2)內外部檢驗。

是指專業檢驗人員,在壓力容器停機時的檢驗,其期限分為: 安全狀況等級為1~3級的,每隔6年至少一次; 安全狀況等級為3~4級的,每隔3年至少一次。

(3)耐壓試驗。

是指壓力容器停機檢驗時,所進行的超過最高工作壓力的液壓試驗或氣壓試驗,其周期每10年至少一次。外部檢查和內外部檢驗內容及安全狀況等級的規定,見《在用壓力容器檢驗規程》。

有下列情況之一的壓力容器,內外部檢驗期限應適當縮短:

(1)介質對壓力容器材料的的腐蝕情況不明、介質對材料的腐蝕速率大于0.25mm/a,以及設計者所確定的腐蝕數據嚴重不準確的;

(2)材料焊接性能差,在制造時曾多次返修的;

(3)首次檢驗的;

(4)使用條件差,管理水平低的;

(5)使用期限超過15年,經技術鑒定,確認不能按正常檢驗周期使用的;

(6)檢驗員認為應該縮短的。

有下列情況之一的壓力容器,內外部檢驗期限應適當延長:

(1)非金屬襯里層完好的,但其檢驗周期不應超過9年;

(2)介質對材料的腐蝕速率低于0.1mm/a或有可靠的耐腐蝕金屬襯里的壓力容器,通過一至二次內外部檢驗,確認符合原要求的,但不應超過10年;

(3)裝有觸媒的反應器以及裝有充填物的大型壓力容器,其定期檢驗周期由使用單位根據設計圖樣和實際使用情況確定。

★ 壓力容器焊接中產生熱裂紋的原因 ★

熱裂紋都是沿著焊縫金屬中樹狀結晶的交界處發生并發展的。

最常見的情況是在焊縫中間沿焊縫長度方向開裂,有時在焊縫內部分布兩個樹枝狀晶粒之間。熱裂紋都產生在晶界處,這說明在焊縫結晶過程中晶界是個薄弱地帶。

產生熱裂紋的原因就是焊縫中有液態間層存在,和結晶過程中焊縫受到拉應力的作用。存在液態間層是發生熱裂紋的根本原因,而拉應力是熱裂紋的必要條件。

并不是整個結晶過程的后期,在固相線附近才是產生熱裂紋的危險溫度區。

近縫區的金屬同樣加熱到很高溫度(稍低于熔點),如果近縫區母材的晶界有雜質或低熔點共晶存在,在熱的作用下就在熔化,于晶界處形成液態間層,冷卻過程中出現的拉應力就會使近縫區產生熱裂紋。

在焊縫熱裂紋和近縫區的熱裂紋存在著相互依存的關系,近縫區熱裂紋可能是焊縫熱裂紋的延續,也可能是焊縫熱裂紋的起源。

★ 高壓容器脆性破壞產生缺口影響的原因 ★

缺口及其端部小面積材料的狀態是決定一個構件是否呈脆性狀態破壞的重要因素,常見的許多脆性破壞均始于缺口或裂紋的端部。

其原因在于,當受拉伸的構件存在缺口(裂口)時,由于其不連續性,則拉伸應力不可能傳到裂紋的橫>截面,加到裂紋區域的載荷,則被傳到裂紋端部的一個小區域內,這樣在該處就產生一個高的局部集中應力和應變。

當然裂紋愈長,則局部應力和應變越大。 裂紋端部的局部應力隨著施加應力增加而增大,很快達到材料的屈服強度,這就會使橫截面積縮小。

而鄰近裂紋面的材料,在拉伸方向是沒有應力的,這部分材料將阻止裂紋端部小體積金屬的變形,這種約束將產生另外兩個方向的二次應力,這就在裂紋端部小體積材料內產生三向拉伸應力,此三向應力狀態不允許材料厚度方向產生收縮或變形,即所謂平面應變狀態。

按照第三強度理論,當三個主應力中最大與最小主應力亦為拉伸應力,因而最大主應力可以超過材料單向拉伸時的屈服應力,亦即由于缺口的存在,于缺口端部小體積材料產生一個三向拉伸應力系統。

它提高了屈服應力,同時卻降低了延性,故在一定條件下產生脆性破壞。

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