壓力容器安全管理工程-第三章

1、第三章 壓力容器缺陷與破壞形式 王江云中國(guó)石油大學(xué)壓力容器安全管理工程 8/25/20221第三章 壓力容器缺陷與破壞形式主 要 內(nèi) 容第一節(jié)、壓力容器制造缺陷的主要類型第二節(jié)、壓力容器使用過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷第三節(jié)、壓力容器的破壞形式與預(yù)防8/25/20222第一節(jié) 壓力容器制造缺陷的主要類型一、焊接裂紋在應(yīng)力和應(yīng)變下金屬的線性局部破裂，焊接裂紋。按其在焊縫出產(chǎn)生的部位的不同分為縱向焊縫、橫向焊縫、根部裂紋、弧坑裂紋、熱影響區(qū)裂紋、顯微裂紋按產(chǎn)生于不同溫度和時(shí)間分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋。8/25/20223一、焊接裂紋焊接裂紋類型8/25/20224一、焊接裂紋1、熱裂紋 焊縫開(kāi)始結(jié)晶凝固到

2、相變之前這一段時(shí)間和溫度區(qū)間所產(chǎn)生的裂紋，也叫高溫裂紋。沿晶間開(kāi)裂的，晶間裂紋。縱向裂紋，橫向裂紋，根部裂紋，弧坑裂紋 產(chǎn)生原因焊接熔池在結(jié)晶過(guò)程中存在著偏析現(xiàn)象，偏析出的物質(zhì)多為低熔點(diǎn)共晶和雜質(zhì)，它們的結(jié)晶過(guò)程中以液態(tài)間層存在，由于熔點(diǎn)低往往最后結(jié)晶凝固，而凝固后的強(qiáng)度也極低。凝固過(guò)程中，焊縫收縮變形受到周圍金屬的限制，并產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。拉伸應(yīng)力足夠大時(shí)，會(huì)將液態(tài)間層拉開(kāi)或在其凝固不久拉斷它，形成裂紋母材的晶界上也存在低熔點(diǎn)共晶和雜質(zhì)。8/25/20225一、焊接裂紋2、冷裂紋 焊接接頭冷卻至300以下產(chǎn)生的裂紋；產(chǎn)生原因：焊接接頭形成淬硬組織擴(kuò)散氫的存在和富集較大的焊接應(yīng)力8/25/2022

3、6一、焊接裂紋3、再熱裂紋 指一些含有釩、鉻、鉬、硼等合金元素的低合金高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼，經(jīng)受焊接熱循環(huán)后，在再次受加熱過(guò)程中（如消除應(yīng)力退火，多層多道焊接機(jī)高溫下工作等）產(chǎn)生的裂紋。消除應(yīng)力裂紋，經(jīng)常發(fā)生在500 產(chǎn)生于焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，具有晶界斷裂的性質(zhì)，多發(fā)生于應(yīng)力集中部位。產(chǎn)生與高溫蠕變有關(guān)。8/25/20227上節(jié)課內(nèi)容回顧壓力容器安全設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)壓力容器結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)壓力容器材料的選擇：壓力容器的壓力試驗(yàn)：工作壓力與設(shè)計(jì)壓力、計(jì)算壓力設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力與安全系數(shù) 焊接接頭系數(shù)壁厚附加量結(jié)構(gòu)不連續(xù)處應(yīng)平滑過(guò)渡；引起應(yīng)力集中或削弱強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)；避免高應(yīng)力集中；避免采用剛性過(guò)大的焊

4、接結(jié)構(gòu)。壓力試驗(yàn)所用介質(zhì)及要求；試驗(yàn)壓力的確定與金屬材料的基本性能和焊接性能有關(guān)金屬材料的基本性能和焊接性能8/25/20228上節(jié)課內(nèi)容回顧壓力容器制造缺陷焊接裂紋熱裂紋冷裂紋：再熱裂紋熱裂紋冷裂紋再熱裂紋焊縫開(kāi)始結(jié)晶凝固到相變之前這一段時(shí)間和溫度區(qū)間所產(chǎn)生的裂紋，也叫高溫裂紋。沿晶間開(kāi)裂的，晶間裂紋。指一些含有釩、鉻、鉬、硼等合金元素的低合金高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼，經(jīng)受焊接熱循環(huán)后，在再次受加熱過(guò)程中（如消除應(yīng)力退火，多層多道焊接機(jī)高溫下工作等）產(chǎn)生的裂紋。消除應(yīng)力裂紋，經(jīng)常發(fā)生在500 焊接接頭冷卻至300以下產(chǎn)生的裂紋； 8/25/20229二、未焊透和未熔合未焊透母材之間未被電弧熱溶化而留

5、下來(lái)的空隙。產(chǎn)生原因坡口角度小、間隙過(guò)大或鈍邊過(guò)大、雙面焊接時(shí)背面清根不徹底、焊接能量過(guò)小或焊接速度過(guò)快。后果產(chǎn)生較為嚴(yán)重應(yīng)力集中，是脆性破壞和疲勞破壞的根源。8/25/202210二、未焊透和未熔合未融合焊縫金屬和母材之間及各層焊縫金屬之間彼此沒(méi)有完全熔合在一起的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因焊接能量過(guò)小，焊條、焊絲或焊炬火焰偏于坡口一側(cè)，電焊條偏心使電弧偏于一側(cè)，母材或前一層焊縫未充分溶化就被填充金屬所覆蓋，母材坡口或前一層焊縫表面有銹或污物，或焊接時(shí)由于溫度不夠而未能將其溶化而蓋上填充金屬焊接速度過(guò)快。8/25/202211三、夾渣夾渣夾雜在焊縫中的非金屬雜質(zhì)產(chǎn)生原因坡口過(guò)小，焊接電流過(guò)小，熔渣粘度多、

6、大，使熔渣浮不到熔池表面；焊條藥皮在焊接時(shí)成塊脫落未溶化；多層多道焊時(shí)，每到焊縫的熔渣未清除干凈；后果引起的應(yīng)力集中對(duì)焊縫的疲勞強(qiáng)度有較為明顯的影響。8/25/202212四、氣孔氣孔焊接熔池結(jié)晶時(shí)，在焊縫中形成的空洞產(chǎn)生原因由于金屬在高溫液態(tài)時(shí)一方面溶解了較多的氣體（氫氮），另一方面進(jìn)行冶金反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生了相當(dāng)多的氣體（一氧化碳，蒸汽），隨著溫度的降低和結(jié)晶過(guò)程的發(fā)展，這些氣體都有從金屬中溢出的趨勢(shì)，并溢出相當(dāng)部分。但焊縫冷卻的快，來(lái)不及溢出的形成了氣孔。氫氣孔和一氧化碳?xì)饪渍级鄶?shù)；8/25/202213五、表面缺陷1、咬邊沿著焊趾，在母材部分形成的凹陷或溝槽。產(chǎn)生原因：電弧熱量太高，運(yùn)條速度太

7、??；后果：減小了母材的有效截面積，降低結(jié)構(gòu)的承載能力2、弧坑焊縫收尾處未填滿產(chǎn)生的下陷。產(chǎn)生原因：熄弧太快，未填滿熔池，或薄板焊接時(shí)電流過(guò)大。運(yùn)條速度太??；后果：減小了焊縫的有效截面積，弧坑長(zhǎng)帶有弧坑裂紋和弧坑縮孔3、電弧擦傷焊條和焊把與非施焊的焊件接觸，或地線與焊件接觸不良，而在焊件表面留下擦傷。后果：由于冷卻，引起淬硬，有脆化作用，在易淬火鋼或低溫鋼中，可能發(fā)生脆性破壞的起源點(diǎn)；不銹鋼有電弧擦傷時(shí)，會(huì)降低抗腐蝕性能4、焊縫不符合要求焊縫外形尺寸與設(shè)計(jì)要求或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸不相符。產(chǎn)生原因：熄焊接坡口角度不當(dāng)或裝配間隙不均勻、焊接規(guī)范選擇不當(dāng)、損傷不當(dāng)；8/25/202214六、組織缺陷1

8、、過(guò)熱、過(guò)燒和疏松過(guò)熱金屬在高溫下表面變黑起氧化皮，內(nèi)部晶粒粗大而變脆的現(xiàn)象。過(guò)燒金屬在高溫下不僅晶粒變得粗大，而且晶間被氧化，使晶粒間的連接受到破壞的現(xiàn)象。疏松若被氧化的金屬粗大晶粒之間還有夾雜物存在。產(chǎn)生原因：氣焊火焰功率過(guò)大，焊接速度太慢，火焰在某局部停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，采用氧氣火焰或焊絲成分不合格，焊接場(chǎng)所風(fēng)力過(guò)大；后果：嚴(yán)重降低鋼材的強(qiáng)度和塑性，對(duì)焊件安全影響極大。8/25/202215六、組織缺陷2、淬硬性馬氏體組織馬氏體淬火時(shí)形成的一種硬而脆的組織，當(dāng)高溫下的奧氏體急冷至200以下，完全變成一種過(guò)冷奧氏體組織即馬氏體。后果：馬氏體組織塑性和韌性很差，而且在形成馬氏體過(guò)程中，金屬體積顯著

9、膨脹，形成很高的組織應(yīng)力，極易導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)。消除方法：預(yù)熱和焊后加熱是預(yù)防馬氏體的有效措施，焊后熱處理可以有效地消除馬氏體。8/25/202216六、組織缺陷3、奧氏體不銹鋼晶間腐蝕奧氏體不銹鋼晶間腐蝕奧氏體不銹鋼在450850范圍內(nèi)停留一段時(shí)間后，由于碳化鉻的析出，造成晶間貧鉻，是晶間嚴(yán)重喪失抗腐蝕性能，產(chǎn)生晶間腐蝕。焊接時(shí)，會(huì)使奧氏體不銹鋼的某一區(qū)域加熱到上述溫度，并停留一段時(shí)間，如果焊條選擇及焊接工藝不當(dāng)，焊接接頭就有可能產(chǎn)生晶間腐蝕傾向，在接觸腐蝕性介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的晶間腐蝕。后果：晶間腐蝕從根本破壞了金屬晶粒間的連接，從而導(dǎo)致金屬力學(xué)性能的全面降低，馬氏體組織塑性和韌性很差，而且在

10、形成馬氏體過(guò)程中，金屬體積顯著膨脹，形成很高的組織應(yīng)力，極易導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)。8/25/202217本節(jié)課內(nèi)容回顧壓力容器制造缺陷焊接裂紋未焊透和未熔合夾渣氣孔表面缺陷：組織缺陷熱裂紋冷裂紋再熱裂紋坡口過(guò)小，焊接電流過(guò)小，熔渣粘度多大，使熔渣浮不到熔池表面焊條藥皮在焊接時(shí)成塊脫落未溶化多層多道焊時(shí)，每到焊縫的熔渣未清除干凈過(guò)熱、過(guò)燒和疏松淬硬性馬氏體組織奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕咬邊、弧坑、電弧擦傷、焊縫尺寸不符合要求8/25/202218The End8/25/202219上節(jié)課內(nèi)容回顧壓力容器制造缺陷焊接裂紋未焊透和未熔合夾渣氣孔表面缺陷：組織缺陷熱裂紋冷裂紋再熱裂紋坡口過(guò)小，焊接電流過(guò)小，熔渣

11、粘度多大，使熔渣浮不到熔池表面焊條藥皮在焊接時(shí)成塊脫落未溶化多層多道焊時(shí)，每到焊縫的熔渣未清除干凈過(guò)熱、過(guò)燒和疏松淬硬性馬氏體組織奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕咬邊、弧坑、電弧擦傷、焊縫尺寸不符合要求8/25/202220第二節(jié) 壓力容器使用過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷一、腐蝕二、裂紋8/25/202221一、腐蝕腐蝕是壓力容器使用過(guò)程中最容易產(chǎn)生的一種缺陷。產(chǎn)生部位局部腐蝕（點(diǎn)蝕、凹坑腐蝕、晶間腐蝕）均勻腐蝕（均勻的產(chǎn)生與部件表面的各個(gè)部位）腐蝕機(jī)理化學(xué)腐蝕金屬與所接觸的氣體或液體介質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)所造成的腐蝕。電化學(xué)腐蝕金屬與電解質(zhì)相互作用使金屬陽(yáng)極部位損傷的現(xiàn)象。腐蝕介質(zhì)氧腐蝕、酸腐蝕、堿腐蝕、蒸汽腐蝕8/

12、25/202222一、腐蝕1、大氣腐蝕定義：濕氣腐蝕，即在空氣潮濕及器壁不潔的條件下，空氣中的氧通過(guò)器壁上的水膜與金屬發(fā)生的電化學(xué)腐蝕。潮濕環(huán)境及易于積存水分或濕氣的部位，并與季節(jié)、地區(qū)及部件在大氣中的裸露程度有關(guān)支座，人孔，法蘭及其它活動(dòng)連接、脹口、鉚縫等易于出現(xiàn)“跑、冒、滴、漏”之處。2、氧腐蝕定義：溶入水中的氧與盛水容器金屬壁面作用所發(fā)生的電化學(xué)腐蝕。水壓試驗(yàn)未完全放掉水，可能產(chǎn)生嚴(yán)重的氧腐蝕。局部腐蝕，被腐蝕點(diǎn)呈點(diǎn)狀，嚴(yán)重時(shí)形成深孔或穿孔。8/25/2022233、酸堿等腐蝕介質(zhì)引起的腐蝕相應(yīng)的耐腐蝕措施失效而造成的腐蝕涂層或鍍層破換遭到腐蝕金屬或非金屬襯里在溫度及壓力變化時(shí)，膨脹系數(shù)

13、不同使襯里產(chǎn)生凸起或開(kāi)裂等缺陷，并由此造成工作介質(zhì)滲漏到襯里與外殼之間，使外殼產(chǎn)生腐蝕。4、應(yīng)力腐蝕腐蝕介質(zhì)和拉伸應(yīng)力共同作用下金屬產(chǎn)生的腐蝕，屬于電化學(xué)腐蝕應(yīng)力腐蝕常常導(dǎo)致突發(fā)性的脆性破壞，造成嚴(yán)重的后果8/25/2022245、疲勞腐蝕交變拉伸應(yīng)力與腐蝕性介質(zhì)共同作用引起的腐蝕與應(yīng)力腐蝕的區(qū)別在于應(yīng)力是否呈周期性變化產(chǎn)生于承受交變載荷與盛裝腐蝕性介質(zhì)的容器中，焊縫、開(kāi)孔及結(jié)構(gòu)不連續(xù)等高應(yīng)力部位。 6、氫脆和氫腐蝕氫在鋼材中富集而使鋼材變脆的現(xiàn)象氫脆及氫腐蝕是鋼材內(nèi)部性能及組織變化的缺陷，難以檢查發(fā)現(xiàn)。防范措施（1）嚴(yán)格控制壓力容器用鋼的氫含量（2）選用耐氫的材料制造加氫容器（3）焊后及時(shí)進(jìn)

14、行消氫處理（4）控制含氫介質(zhì)的腐蝕產(chǎn)氫過(guò)程8/25/202225二、裂紋裂紋是導(dǎo)致壓力容器爆炸或爆破，并造成極其嚴(yán)重后果的一種危險(xiǎn)性缺陷。按產(chǎn)生原因可分為：原材料裂紋焊接裂紋過(guò)載裂紋疲勞裂紋熱應(yīng)力裂紋熱疲勞裂紋蠕變裂紋腐蝕裂紋橫裂紋縱裂紋8/25/202226上節(jié)課內(nèi)容回顧壓力容器制造缺陷焊接裂紋未焊透和未熔合夾渣氣孔表面缺陷：咬邊、弧坑、電弧擦傷、焊縫尺寸不符合要求組織缺陷：過(guò)熱過(guò)燒和疏松，淬硬性馬氏體，奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕熱裂紋冷裂紋再熱裂紋8/25/202227上節(jié)課內(nèi)容回顧壓力容器使用中產(chǎn)生的缺陷腐蝕：大氣腐蝕、氧腐蝕、酸堿腐蝕、應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕、氫脆和氫腐蝕裂紋：原材料裂紋、焊接

15、裂紋、過(guò)載裂紋、疲勞裂紋、熱應(yīng)力裂紋、熱疲勞裂紋、蠕變裂紋、腐蝕裂紋。8/25/202228第三節(jié) 壓力容器的破壞形式與預(yù)防設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理、制造質(zhì)量不良、使用維護(hù)不當(dāng)或其他原因一、延性破裂二、脆性破裂三、疲勞破裂四、腐蝕破裂五、蠕變破裂8/25/202229一、延性破裂定義：壓力容器在內(nèi)部壓力的作用下，器壁上產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到器壁材料的強(qiáng)度極限而發(fā)生的斷裂破壞。主要原因：盛裝液化氣體介質(zhì)的容器充裝過(guò)量。使用中的壓力容器超溫、超壓運(yùn)行。容器殼體選材不當(dāng)或容器安裝不符合要求。維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)。8/25/202230一、延性破裂主要特征器壁上有明顯的伸長(zhǎng)變形；斷口成暗灰色纖維狀；容器一般不是碎裂；容器實(shí)際爆

16、破壓力接近計(jì)算爆破壓力。防范措施足夠的強(qiáng)度和厚度按規(guī)定工藝參數(shù)工作，附件齊全禁止超溫、超壓、超負(fù)荷運(yùn)行，防止過(guò)量充裝加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，防止腐蝕。8/25/202231一、延性破裂事例過(guò)量灌裝引發(fā)容器破壞過(guò)量灌裝，容器頂部出現(xiàn)環(huán)狀裂口。8/25/202232二、脆性破裂定義：壓力容器采用強(qiáng)度高而韌性差的材料時(shí)，在應(yīng)力水平不高，甚至低于材料屈服極限的情況下所發(fā)生的突然斷裂現(xiàn)象，也稱為低應(yīng)力脆斷。主要原因：低溫、材料韌性差；容器本身存在的缺陷，造成局部壓力過(guò)高所致。8/25/202233二、脆性破裂主要特征器壁上沒(méi)有明顯的伸長(zhǎng)變形；裂口齊平，斷口呈金屬光澤的結(jié)晶狀；容器常破裂成碎塊；容器破裂事故多發(fā)生在

17、溫度較低的情況下。防范措施應(yīng)選擇具有良好塑性的材料，減少或消除構(gòu)件的缺陷；避免或防止壓力容器的應(yīng)力集中導(dǎo)致的裂紋；提高焊接質(zhì)量，消除殘余應(yīng)力；定期對(duì)容器進(jìn)行檢查。8/25/202234案例一、事故概況及經(jīng)過(guò) 1979年12月18日14點(diǎn)7分，某市煤氣公司液化氣站的102號(hào)400立方米液化石油氣球罐發(fā)生破裂，大量液化石油氣噴出，順風(fēng)向北擴(kuò)散，遇明火發(fā)生燃燒，引起球罐爆炸。由于該球罐爆炸燃燒，大火燒了19個(gè)小時(shí)，致使五個(gè)400立方米的球罐，四個(gè)450立方米臥罐和8000多只液化石油氣鋼瓶(其中空瓶3000多只)爆炸或燒毀，罐區(qū)相鄰的廠房、建筑物、機(jī)動(dòng)車及設(shè)備等被燒毀或受到不同程度的損壞，400米遠(yuǎn)

18、相鄰的苗圃、住宅建筑及拖拉機(jī)、車輛也受到損壞，直接經(jīng)濟(jì)損失約6270000元，死36人，重傷50人。 該球罐自投用后兩年零兩個(gè)月使用期間，球罐經(jīng)常處于較低容量，只有三次達(dá)到額定容量，第三次封裝后四天，即在18日破裂。 該球罐投用后，一直沒(méi)有進(jìn)行過(guò)檢查，破裂前，安全閥正常，排污閥正常關(guān)閉。球罐的主體材質(zhì)為15MnVR，內(nèi)徑9200毫米，壁厚25毫米，容積400立方米，用于貯存液化石油氣。8/25/202235二、事故原因分析 1根據(jù)斷口特征和斷裂力學(xué)的估算，該球罐的破裂是屬于低應(yīng)力的脆性斷裂，主斷裂源在上環(huán)焊縫的內(nèi)壁焊趾上，長(zhǎng)約65毫米。 2經(jīng)宏觀及無(wú)損檢驗(yàn)，上、下環(huán)焊縫焊接質(zhì)量很差，焊縫表面及

19、內(nèi)部存在很多咬邊、錯(cuò)邊、裂紋、熔合不良、夾渣及氣孔等缺陷。 3事故發(fā)生前在上下環(huán)焊縫內(nèi)壁焊趾的一些部位已存在縱向裂紋，這些裂紋與焊接缺陷(如咬邊)有關(guān)。 4球罐投入使用后，從未進(jìn)行檢驗(yàn)，制造、安裝中的先天性缺陷未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除，使裂紋擴(kuò)展、當(dāng)球罐內(nèi)壓力稍有波動(dòng)便造成低應(yīng)力脆性斷裂。 國(guó)務(wù)院1980年曾以國(guó)發(fā)99號(hào)文批轉(zhuǎn)關(guān)于吉林市煤氣公司液化石油氣廠惡性爆炸火災(zāi)事故時(shí)指出：這次事故暴露出來(lái)的壓力容器組裝質(zhì)量差、使用管理混亂，領(lǐng)導(dǎo)干部不重視安全生產(chǎn)，不認(rèn)真執(zhí)行安全規(guī)章制度，不懂業(yè)務(wù)，不注意技術(shù)管理以及對(duì)設(shè)備長(zhǎng)期不檢驗(yàn)等問(wèn)題，在不少企業(yè)、事業(yè)單位中都不同程度的存在，應(yīng)當(dāng)引起各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的嚴(yán)重注意。8/2

20、5/202236三、防止同類事故的措施1在球罐設(shè)計(jì)、制造、安裝中要把住質(zhì)量關(guān)，特別是要保證焊接質(zhì)量。 2球罐投用后，使用單位的領(lǐng)導(dǎo)要提高安全意識(shí)，重視球罐的安全。 3要建立健全必要的規(guī)章制度，提高管理人員和操作人員的素質(zhì)。8/25/202237三、疲勞破裂定義：壓力容器器壁在反復(fù)加熱和卸載過(guò)程中受到交變載荷的長(zhǎng)期作用，沒(méi)有經(jīng)過(guò)明顯的塑性變形而導(dǎo)致容器斷裂的一種破換形式，突然發(fā)生，具有很大的破壞性。主要原因：存在較高的應(yīng)力集中；存在交變載荷。8/25/202238三、疲勞破裂主要特征器壁上沒(méi)有明顯的塑性變形；防范措施制造質(zhì)量應(yīng)符合要求，避免先天性缺陷，減少過(guò)高的局部應(yīng)力；防止外來(lái)載荷源影響，減少

21、壓力容器本體交變載荷；盡量減少外壓、泄壓的次數(shù)，操作中防止溫度壓力波動(dòng)過(guò)大；對(duì)無(wú)法避免的外來(lái)載荷、無(wú)法減少開(kāi)停次數(shù)的壓力容器，制造前應(yīng)做疲勞設(shè)計(jì)，以保證壓力容器不致發(fā)生疲勞破裂。8/25/202239四、腐蝕破裂定義：壓力容器在腐蝕介質(zhì)作用下，引起容器器壁由厚變薄或材料組織結(jié)構(gòu)改變、力學(xué)性能降低，使壓力容器承載能力不夠而發(fā)生的破壞形式。主要形式：均勻腐蝕；孔蝕；晶間腐蝕；應(yīng)力腐蝕；氫損傷8/25/202240四、腐蝕破裂1、均勻腐蝕在接觸腐蝕介質(zhì)的全表面或大部分表面均勻進(jìn)行的腐蝕。最為常見(jiàn)，化學(xué)或電化學(xué)腐蝕2、孔蝕點(diǎn)腐蝕，金屬表面上產(chǎn)生針狀、點(diǎn)狀、小孔狀態(tài)的局部腐蝕形態(tài)，包括局限在個(gè)別點(diǎn)上的深

22、坑腐蝕及面積較大的密集斑點(diǎn)腐蝕。通?？咨疃却笥诳讖秸w腐蝕量較小，卻能導(dǎo)致壓力容器腐蝕穿漏，隱蔽性強(qiáng)；8/25/202241四、腐蝕破裂3、晶間腐蝕沿著金屬晶粒間的分界線向內(nèi)部擴(kuò)散的腐蝕。晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在引起的。4、應(yīng)力腐蝕腐蝕使金屬的有效面積減少和表面形式形成缺口，產(chǎn)生應(yīng)力集中；應(yīng)力加速腐蝕的進(jìn)展，是表面缺口向深處 （或晶間）擴(kuò)展，最后導(dǎo)致斷裂；危險(xiǎn)，無(wú)先兆，裂紋大體向垂直于拉應(yīng)力方向發(fā)展，裂紋形態(tài)有晶間形、空晶形或兩者兼有的混合形；8/25/202242四、腐蝕破裂5、氫損傷定義：由于氫滲進(jìn)金屬內(nèi)部而造成金屬性能惡化的現(xiàn)象。形式：氫鼓包、氫脆、脫碳、

23、氫腐蝕產(chǎn)生原因：壓力容器維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)；選材不當(dāng)或未采取有效防腐措施；結(jié)構(gòu)不合理，或焊接不符合規(guī)范要求；介質(zhì)中雜質(zhì)的影響。8/25/202243四、腐蝕破裂氫損傷防范措施根據(jù)介質(zhì)選用合適厚度的防腐蝕材料的容器；對(duì)奧氏體不銹鋼容器應(yīng)嚴(yán)格控制氯離子含量，并避免在不銹鋼敏感溫度下使用，防止破壞不銹鋼表面的鈍化膜和防止晶間腐蝕；選擇有腐蝕隔離措施的容器以避免腐蝕介質(zhì)對(duì)殼體的腐蝕；選用結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)制造質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和要求的容器；使用中采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┙档透g速度。8/25/202244五、蠕變破裂定義：壓力容器的壁溫高于某一限度時(shí)，即使應(yīng)力低于屈服極限，容器材料也會(huì)發(fā)生緩慢塑性變形，這種塑性變形經(jīng)長(zhǎng)

24、期積累，最終會(huì)導(dǎo)致壓力容器的破壞。特點(diǎn)：發(fā)生在容器溫度達(dá)到或超過(guò)了材料熔點(diǎn)2535%，碳素鋼界限為350400。部分低合金鋼的蠕變溫度界限大于450；蠕變破壞是高溫和拉應(yīng)力長(zhǎng)期作用的結(jié)果，通常有明顯的塑性變形，其變形量大小決定與材料的塑性。破壞時(shí)的應(yīng)力值低于材料在使用溫度下的強(qiáng)度極限。8/25/202245五、蠕變破裂產(chǎn)生原因：長(zhǎng)期高溫下運(yùn)行，即使低于材料的屈服極限，也能發(fā)生緩慢的塑性變形；選材不當(dāng)，結(jié)構(gòu)不合理，或由于結(jié)垢、結(jié)碳、結(jié)疤等影響傳熱，造成局部過(guò)熱；防范措施：選用滿足高溫力學(xué)性能要求的合金鋼材料、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理、制造質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器，并使用防止容器局部過(guò)熱， 經(jīng)常維護(hù)保養(yǎng)，消除積

25、垢、結(jié)碳、可有效防止容器破壞事故的發(fā)生。8/25/202246延性破裂脆性破裂疲勞破裂腐蝕破裂蠕變破裂原因液化氣體充裝過(guò)量；超溫超壓運(yùn)行；選材不當(dāng)或容器安裝不符合要求；維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)。低溫、材料韌性差；容器本身存在的缺陷，造成局部壓力過(guò)高所致。存在較高的應(yīng)力集中；存在交變載荷。維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)；選材不當(dāng)或未采取有效防腐措施；介質(zhì)中雜質(zhì)的影響。長(zhǎng)期高溫下運(yùn)行，緩慢產(chǎn)生塑性變形；局部過(guò)熱；特點(diǎn)有明顯的伸長(zhǎng)變形；斷口成暗灰色纖維狀；一般不是碎裂；容器實(shí)際爆破壓力接近計(jì)算爆破壓力。無(wú)明顯的伸長(zhǎng)變形；裂口齊平，斷口呈金屬光澤的結(jié)晶狀；破裂成碎塊；事故發(fā)生是溫度較低。器壁上沒(méi)有明顯的塑性變形；氫鼓包、氫脆、脫碳

26、、氫腐蝕有明顯的塑性變形，其變形量大小決定與材料的塑性。破壞時(shí)的應(yīng)力值低于材料在使用溫度下的強(qiáng)度極限。防范足夠的強(qiáng)度和厚度；按規(guī)定工藝參數(shù)工作，附件齊全；禁止超溫、超壓、超負(fù)荷運(yùn)行，防止過(guò)量充裝；加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，防止腐蝕。塑性的材料，減少或消除構(gòu)件的缺陷；避免或防止壓力容器的應(yīng)力集中導(dǎo)致的裂紋；提高焊接質(zhì)量，消除殘余應(yīng)力；定期對(duì)容器進(jìn)行檢查。減少過(guò)高的局部應(yīng)力；減少交變載荷；盡量減少外壓、泄壓的次數(shù)，操作中防止溫度壓力波動(dòng)過(guò)大；制造前應(yīng)做疲勞設(shè)計(jì)，以保證壓力容器不致發(fā)生疲勞破裂。防腐蝕材料；奧氏體不銹鋼容器應(yīng)嚴(yán)格控制氯離子含量，并避免在不銹鋼敏感溫度下使用，防止破壞不銹鋼表面的鈍化膜和防止晶間腐蝕；避免腐蝕介質(zhì)對(duì)殼體的腐蝕；降低腐蝕速度。選用滿足高溫力學(xué)性能要求的合金鋼材料、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理、制造質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器，并使用防止容器局部過(guò)熱， 經(jīng)常維護(hù)保養(yǎng)，消除積垢、結(jié)碳、可有效防止容器破壞事故的發(fā)生。8/25/202247案例一、事故概況