压力容器与压力管道的用途、损伤类型及产生原因
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摘 要：压力容器和压力管道是具有爆炸危险的特种承压设备。对压力容器与压力管道概念、压力容器与压力管道常见事故和破坏形式及产生原因进行了分析。研究结论对规范压力容器与压力管道的检验程序和检验手段，杜绝或减少突发事故的发生起到了基础作用。
关键词：压力容器；压力管道；类型：事故：分析
1 压力容器与压力管道概念
压力容器与压力管道都属于特种设备，主要指在生产(科学实验)和生活中广泛使用的、具有爆炸、燃烧和急性中毒等危险性质的承压设备根据中华人民共和国国务院令(第373号)《特种设备安全监察条例》压力容器及压力管道的定义为：
压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)，且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa?L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器；压力管道，是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。
特别需要提出的是压力容器与管道道经常是相联系的，一个装置中往往同时存在压力容器与管道，本文旨在研究它们共有的特性。
2 压力容器与压力管道常见事故破坏形式及原因
在实际使用过程中，由于在设计、制造、安装及运行管理中存在各类问题，压力容器及压力管道的爆炸、泄露、破裂等破坏性事故时有发生。一般出现事故主要是由以下情况造成的：总的来说有设计原因、制造原因、使用原因。具体说有设计方法、设计准则、强度计算、应力分析、安全裕度设置和材料选择原则粗制滥造、错用材料、等，尤其是焊缝质量低劣，没有执行严格的质量管理制度，安装不符合技术要求、安装附件规格不对、质量不好，以及在运行中超压、超负荷、超温，没有执行定期检验制度等。
压力容器与管道破坏事故原因大体有以下几类：因超压造成过度的变形，因存在原始缺陷而造成的低应力脆断，因环境或介质影响造成的腐蚀破坏，因交变载荷而导致发生的疲劳破坏，因高温高压环境造成的蠕变破坏等。通常情况下压力容器的破坏主要取决于三个基本因素：应力水平、材料性能和缺陷危害度。
脆性破坏是在低应力状态下发生的破裂，故又称低应力破裂。绝大多数发生在材料的屈服极限以下，破坏时没有或者有很少的塑性变形。脆性破坏的基本原因是材料的低温脆性和严重缺陷引起的缺口效应。实际上，脆性破坏并不一定都是由低温脆性引起，脆性破坏事故中材料缺陷往往是主要原因，而其中尤以应力集中产生的裂纹性缺陷引起的事故所占比例较高。
疲劳破坏是压力容器或管道长期受到反复加压和卸载的交变载荷作用出现的金属材料疲劳，而产生的一种破坏形式。疲劳破坏一般是从应力集中的地方开始。这些高应力集中在反复的载荷作用下，会使受力最大的晶粒产生塑性变形并逐渐发展成微小裂纹。裂纹两端在交变应力作用下不断扩展，最后导致容器的破坏。疲劳破坏的发生，是由于交变载荷以及局部应力过高所引起。所谓疲劳设计，实际上主要是开孔部位的强度校核，如果该部位的疲劳强度能满足要求则其它部位的疲劳强度一般就不成问题。
蠕变破坏是和材料抗蠕变性能密切相关的一种破坏形式，金属材料在一定的温度和载荷作用下，随时间而缓慢产生塑性变形的现象称为蠕变。高温、应力和时间是蠕变发生的三要素。产生蠕变的材料，其金相组织有明显的变化，如晶粒粗大珠光体的球化等，有时还会出现蠕变的晶界裂纹。
蠕变破坏的发生，需经过较长一段时间的高温下的外力载荷，破坏应力低于材料在使用温度下的强度极限。产生蠕变破坏的部位主要位于管道弯头、三通及纵、环焊缝、丁字口焊缝，存在高拉伸应力的局部区域等。制造中的夹杂及管道安装焊接缺陷的应力集中，对蠕变破坏也起着加速作用。高温工况下同时伴有交变载荷，包括压力交变或者温度交变，称为蠕变疲劳作用，这是一种更为复杂的破坏问题。
韧性破坏(延性破坏)是材料承受过高的压力，以至超过了它的屈服极限和强度极限，因而使它产生较大的塑性变形，最后发生破裂的一种破坏形式。压力容器的一般事故大多属于这一类型。主要原因是压力升高超过最高许用压力，安全保护装置失灵；维护不良，致使容器发生大面积腐蚀、厚度减薄、强度减弱，即使并未超压，也可能应力过大导致韧性破裂。
压力容器及管道的腐蚀是由于受到内部储存(或输送)物料的及外部环境介质的化学或电化学作用(也包括机械等因素的共同作用)而发生的破坏。腐蚀破坏形态，有全面腐蚀、局部腐蚀，此外还有应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳及氢损伤，其中危害最大的是应力腐蚀破裂，因为它是在应力和腐蚀的共同作用下（并有一定温度条件）所引起的破裂。应力腐蚀现象较为复杂，当应力不存在时，腐蚀甚微；当有应力后金属会在腐蚀并不严重的情况正好生破裂，由于破裂是脆性的，往往在没有先兆的情况下突然发生，容易造成预测不到的破坏。
在用压力容器常见缺陷就其存在部位可分为表面缺陷和埋藏缺陷两类，都对压力容器的安全性能构成潜在威胁。
（1）表面缺陷。常见的表面缺陷有裂纹、腐蚀和焊缝咬边等，这些缺陷有的是在使用中产生的，有的是在制造时遗留下来的，处理的重点应是使用中产生的缺陷。
（2）埋藏缺陷。常见的埋藏缺陷主要有裂纹、未焊透、未熔合、气孔和夹渣等。这些缺陷多为制造时留下的，其中处理的重点为埋藏裂纹。
3 小结
压力容器和压力管道是具有爆炸危险的特种承压设备，它往往承受高低温和高压力，承受化学腐蚀作用，一旦发生爆炸或泄漏就会引起火灾、中毒、污染环境等重大事故。本文对压力容器与压力管道概念、压力容器与压力管道常见事故破坏形式及原因进行了分析。一次危险是设备或系统内潜在着发生火灾或爆炸的危险，从小到大在正常操作状况下，不会危害人身安全或设备完好。而次生危险是由于一次危险而引起的危险，它会直接危害人身安全或设备的损坏。因此，防止一次危险发生，杜绝次生危险是我们的主要方向。本文的研究对规范压力容器与压力管道的检验程序和检验手段，杜绝或减少突发事故的发生起到了基础作用。
参考文献
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