第三节压力容器破坏形式万明2Word格式文档下载.docx

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指材料发生塑性变形后，如施加外力继续增加，当应力超过了材料的强度极限后，材料将发生断裂。

（二）特点及预防

发生延性破裂的容器，其经受的压力、变形程度、断口特点及破裂具有以下特点：

压力容器发生延性破裂是在较高的应力下发生的，即容器内的压力前后超过最高工作压力、设计压力而达到了容器的爆破压力值，容器破裂时的实际爆破压力往往接近于计算的爆破压力值。

假设观看发生破裂的容器可知，由于容器在爆破前发生了明显变形，直径增大，破裂处的器壁显著减薄。

发生延性破裂的容器一样无碎片飞出，只是裂开一个口，口的大小与容器爆破时所释放的能量有关。

关于在液压实验中显现的延性破裂，由于液体的可紧缩性极小，因此容器的裂口也比较窄，最大也可不能超过半径。

但容器由于内部气体压力急骤升高而引发的破裂，裂口就比较宽。

既然容器发生延性破裂是由于超压而引发的，那么容器在试压和利用进程中就应该严禁超压，要严格依照有关规定进行压力实验与操作。

同时，也应按规定安装适合的平安泄压装置，并保证其灵敏靠得住；

与此同时，也要增强对容器的保护与检查，发生器壁侵蚀，减薄、变形应当即停止利用。

第二节脆性破裂

脆性破裂指压力容器在破裂时没有显著的塑性变形，破裂时器壁的压力也远远小于材料的强度极限，有的乃至还低于材料的屈服极限。

这种破坏与脆性材料的破裂很相似，故称为脆性破裂。

又因在较低应力下发生又称低应力破坏。

（1）钢在低温下其冲击韧性就、显著降低，说明温度低时钢对缺口的灵敏性增大，这种

现象称为钢的冷脆性。

钢由韧性状态转变成低温脆性状态极易产生断裂，这种现象称为低温脆性断裂。

（2）低碳钢在300℃左右会显现强度升高，塑性降低的区域，这种现象称为材料的蓝脆

性。

假设在压力容器制造和利历时，正好在蓝脆温度范围内经受变形压力，就有可能产生蓝脆，致使断裂事故的产生。

（3）某些钢材长期停留在400～500℃温度范围内以后冷却至室温，其冲击值有明显下降，这种现象称为钢的热脆性。

现在压力容器经受变形压力，也有可能致使脆性断裂。

（二）特点

（1）容器壁没有明显伸长变形。

（2）裂口齐平，断口呈金属光泽的结晶状。

脆性断裂，一样是正应力引发的解体断裂，因此裂口平齐，并与主应力方向垂直。

（3）容器常破裂成碎块。

由于脆性破裂的容器材料多为高强度的，韧性较差，而脆性断裂的进程又是裂纹迅速扩展的进程。

破裂往往是在一刹时发生的容器内的压力难以通过一个小裂口释放，因此常常将容器爆裂成碎片飞出。

因此，造成的危害也较延性破裂更大。

（4）事故多在温度较低的情形下发生。

由于金属材料的断裂韧性随温度降低而下降，因此脆性破裂事故一样发生在温度较低的情形下。

（三）缘故

（1）温度因为钢在低温下或某一特定温度范围内其冲击韧性将急剧下降。

（2）裂纹性缺点

压力容器受压元件一旦产生裂纹，其尖端前缘产生很高的应力峰值，且应力状态也发生转变，变成三项拉伸应力，在此区域，实际应力要比按常规方式计算的数值高得多，材料的实际强度比无裂纹的理想材料强度低得多，因此即便材料有较高的冲击韧性，但当裂纹缺点尺寸达到必然值时，仍可能发生脆性断裂。

（四）事故预防

（1）提高容器制造质量专门是焊接质量，是避免容器脆性破坏的重要的方法。

（2）容器材料在利用条件下，应有较好的韧性，材料的韧性差是造成脆性破裂的另一要紧因素。

（3）增强压力容器的保护保养和按期检查工作，及时排除查验中发觉的裂纹性缺点，确保容器平安运行。

第三节疲劳破裂

疲劳破裂指压力容器器壁在反复加热和卸压进程中受到交变载荷的长期作用，没有通过明显的塑性变形而致使容器断裂的一种破坏形式。

疲劳断裂是突然发生的，因此具有专门大的危险性，具有关资料统计，压力容器在运行中的破坏事故有75%是由疲劳引发的。

（1）低压力高周疲劳，材料循环周次在105次以上，而相应的应力值在材料的弹性范围内，能够经受周次的交变载荷作用而可不能产生疲劳破坏。

但当外载超过那个弹性范围的应力值极限后，材料就易发生断裂。

（2）高应力低周疲劳，材料经受的应力水平较高，交变应力幅度较大，但交变周次较少，当容器材料在较高应力水平下经受交变周次超过102-105次后，材料就易发生断裂。

（1）容器破坏时没有明显的塑性变形，这是由于容器的疲劳破坏也是在局部应力较高的部位或材料缺点处开始产生微裂纹，然后在交变应力作用下微裂纹慢慢扩展为疲劳裂纹，最终突然断裂。

（2）疲劳断裂与脆性破坏的断口形貌不同，疲劳断口存在两个明显的区域，一个是疲劳裂纹产生及扩展区，另一个是最终断裂区。

（3）容器的疲劳破坏一样是疲劳裂纹穿透器壁而泄漏失效，不像韧性破裂时形成撕裂，也不像脆性破裂时产生碎片。

（4）疲劳破裂老是在通过量次的反复加压和泄压以后发生。

因为压力容器开停车一次可视为一个循环周次，在运行进程中容器内介质压力的波动也是载荷，假设交变载荷转变较大，开停车次数较多，容器就容易发生疲劳破坏。

（1）内部因素，即压力容器存在局部高应力区，其峰值应力会超过材料的屈服极限随着载荷的周期性转变，该部份将产生专门大的应力转变幅，具有了微裂纹向疲劳裂纹扩展开裂的条件。

（2）外部因素，即压力容器存在着反复交变载荷，这种交变载荷的形式不是对称循环型，而是转变幅度大的非对称循环载荷。

（1）压力容器的制造质量应符合要求，幸免先本性缺点，以减少太高的局部应力。

（2）在压力容器安装中应注意避免外来载荷源阻碍，以减少压力容器本体的交变载荷。

（3）在运行中要注意操作正确性，尽可能减少外压，卸压的次数，操作中要避免温度压力波动过大。

（4）对无法幸免的外来载荷，无法减少开停次数的压力容器制造前应做疲劳设计，以保证压力容器不致发生疲劳破裂。

第四节侵蚀破裂

侵蚀破裂指压力容器材料在侵蚀性介质作用下，引发容器壁由厚变薄或材料组织结构改变，力学性能降低，使压力容器承载能力不够而发生的破坏形式。

（一）分类

图一.金属侵蚀的分类

（二）机理

压力容器金属侵蚀就其侵蚀产生的机理而言，通常分为化学侵蚀和电化学侵蚀两大类。

（1）化学侵蚀

指容器金属与周围介质直接发生化学反映而引发的金属侵蚀，这种侵蚀要紧包括金属在干燥或高温气体中的侵蚀和在非电解质溶液中的侵蚀。

典型的化学侵蚀有高温氧化，高温硫化，钢的渗碳和脱碳，氢侵蚀等。

1高温氧化指金属在高温下与介质或周围环境中氧作用而形成金属氧化物的进程。

2高温硫化指金属在高温下含量介质（如硫蒸汽、硫化氢、二氧化碳）作用生成硫化

物的进程。

硫化作用较氧化作用更强，硫化物不稳固，易剥离，晶格缺点多，熔点低，而且与氧化物，硫酸盐及金属生成不稳固价的低熔点共晶物，因此在高温下易造成材料破裂。

3钢的渗碳与脱碳

高温下某些碳化物与钢铁接触是发生分解生成游离碳渗入钢内生成碳化物称为渗碳，它降低了钢材的韧性。

钢的脱碳是由于钢种的渗碳体在高温下与介质作用被还原成铁发生脱碳反映，使得钢表面渗碳体减少，致使金属表面硬度和疲劳极限降低。

4氢侵蚀指钢高温高压的作用引发组分的化学转变，使钢材的强度和塑性下降，断口

成脆性断裂的现象。

氢侵蚀的机理是氢分子扩散到钢的表面，分解为氢原子或氢离子而被化学吸附，扩散到钢材内部在空穴处生成甲烷。

甲烷的扩散能力低，随反映继续进行，甲烷慢慢积聚，形成局部高压，引发应力集中并进展为裂纹。

（2）电化学侵蚀

容器金属在电解质中，由电化学反映引发的侵蚀称为电化学侵蚀。

电化学侵蚀中既有电子的得失，又有电流形成。

电化学侵蚀是指一个反映进程能够分为两个或更多氧化和还原反映。

电化学侵蚀是微电池的存在造成微电池侵蚀，绝大部份压力容器是由碳钢或不锈钢制造的。

它们含有夹杂物，当其与电解质接触时，由于夹杂物的电位高成为微阴极，而铁的电极低，成为微阳极，形成许多微小的电池，称为微电池，它们造成的金属侵蚀为微电池侵蚀。

（四）缘故

（1）压力容器保护不妥。

（2）选材不妥或采取有效防腐方法。

（3）结构不合理。

或焊接不符合标准要求。

（4）介质中杂质的阻碍。

（五）事故防范

（1）依照介质选用适合厚度的防侵蚀材料的容器。

（2）对奥氏体不锈钢容器应严格操纵氢离子含量，并幸免在不锈钢灵敏温度下利用，避免破坏不锈钢表面的钝化膜和避免晶间侵蚀的产生。

（3）选择有侵蚀隔离方法的容器以幸免侵蚀介质对容器壳体产生侵蚀。

（4）选用结构合理，设计制造质量符合国家标准和要求的容器。

（5）利用中采取适当的工艺方法降低侵蚀速度。

第五节压力冲击破裂

压力冲击破裂是指容器内的压力由于各类缘故此急剧升高，是壳体受到高压力的突然冲击而造成的破裂爆炸，其产生的缘故有可燃气体的爆炸，聚合釜内产生聚爆，反映器内反映失控产生的压力或温度的急剧升高，液化气体在容器内由于压力突然释放而产生的暴沸。

（一）类型与机理

常见的压力容器冲击类型及其产生的缘故如下：

（1）可燃气体与助燃气体反映爆炸

①阀门零件泄漏，是可燃气体通过关闭着的阀门流进空气或氧气容器内，或可燃气体储罐的连接密封结构失效，漏入空气中。

②操作失误而造成可燃气体与助燃气体混合

③两种气瓶混装。

常见的是氢气瓶装氩气，或用氢气瓶充装氧气。

因充装前没有认真检查，而原有的气瓶又有较多的剩余气体，结果造成混合气体爆炸，这种爆炸有时在直接充装中爆炸，有时在利用中爆炸。

（2）聚合釜的爆炸

单分子的聚合多数是放热反映，因此必需适当操纵其反映速度并进行充分冷却，若是釜内反映失控，将会迅速聚合，放出大量的热量，使压力急速上升，造成“爆聚”，使聚合设备受压力冲击而断裂，这种反映常见的缘故如下：

1催化剂利用不妥。

2冷却装置失效。

（3）压力容器内的反映失控

化工生产中很多工艺进程是放热的，专门是放热的分解反映，若是反映失控，反映后气体体积将会增加并伴随着产生大量的热，产生压力冲击，使容器断裂，常见缘故有：

1原料投入时计量错误或器具失灵。

2原料不纯，专门是含有对反映起加速作用的杂质等。

3搅拌和冷却装置失效。

（4）液化气体的“暴沸”

盛装液化气体的压力容器，器内液化气体处于气、液两相相对平稳状态，但如果是器内

压力突然释放，如气态空间与大气相通，那么器内饱和蒸气压骤减，气液平稳被打破，器内液体显现过热现象而刹时急剧蒸发，产生大量的气体，而冲击器壁也会造成容器的压力冲击断裂，可能产动气体“暴沸”的缘故如下“

1在容器上误装爆破片，因器内压力升高，爆破片断裂。

2容器壳体局部开裂。

3两种沸点相差差异的液化气体突然混入一个容器内。

压力冲击断裂有如下特点：

（1）壳体破裂

压力冲击破裂的容器，常常产生大量的碎块，这是其要紧特点。

它的碎裂程度一样都超过脆性断裂的壳体。

若是是可燃性混合气体在器内爆炸而造成压力冲击断裂，还有可