催化裂化压力容器安全技术分析
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【摘要】列举影响压力容器安全运行的风险，讲解了风险内容，对定期检验情况进行分析。
【关键词】压力容器；失效形式；安全运行
1、压力容器安全运行及影响因素
由于压力容器工作条件的特殊性，如高温、高压、介质具有强腐蚀性、毒性及易燃、易爆性等，必然增大事故的发生概率，且事故一旦发生，就具有很强的破坏性。因此压力容器从设计、制造、安装、运行、检验、修理和改造，直至报废，在压力容器整个生命周期中，运用系统工程的观点，进行严格的监察和管理，对压力容器在运行过程中的危险因素进行分析，以指导压力容器的设计、制造、运行管理，确保压力容器的安全可靠，防止事故的发生。
1.1压力容器事故原因分析
运用安全学原理的相关理论，我们知道压力容器发生事故的直接原因一般有两种：即容器本身的不安全性因素和操作人员的不安全行为以及管理上的失误。容器本身的不安全因素主要来源于设计和制造过程的缺陷；人的不安全行为则体现在压力容器的运行过程中人的主观操作；管理缺陷则表现为压力容器的安全技术管理、安全运行管理、压力容器定期检验和安全等级评定等。综合分析，压力容器发生事故的主要原因包括：设计错误，容器结构不合理，选材不当，强度不足，制造缺陷，安装不符合技术要求，安全附件规格不符，以及运行中的超压、超温、超负荷和操作不当，没有执行在用压力容器定期检验和安全等级评定，导致压力容器失效，从而引发事故。压力容器的操作条件的频繁波动，对容器的抗疲劳破坏性能不利，过高的加载速度会降低材料的断裂韧性，即使容器存在微小缺陷，也可能在压力的快速冲击而发生脆性断裂。压力容器运行过程中如果发生误操作、过量冲载且安全保护装置失效，都会导致压力容器的压力升高，以至于超载，进而可能引发爆炸事故。
1.2压力容器失效形式分析
压力容器失效是指压力容器在规定的使用环境和寿命期限内，因结构尺寸、形状和材料性能发生变化，完全失去原设计功能或未能达到原设计要求，而不能正常使用的现象。常见的压力容器失效形式大致可以分为强度失效、刚度失效、失稳失效和泄漏失效四大类。
①压力容器强度失效：压力容器在压力等荷载的作用下，因材料屈服或断裂而引起的失效形式，称为强度失效。通常包括：
a、韧性断裂：在压力等荷载作用下，产生的应力值达到或接近器壁材料的强度极限而发生的断裂。通常压力容器的韧性断裂的主要原因是壁厚过薄（设计壁厚不足和厚度因腐蚀而变薄）、内压过高或选材不当、安装不符合安全要求。
b、脆性断裂：容器没有明显的塑性变形，且器壁中的应力值远远小于材料的强度极限甚至低于材料的屈服极限而发生的断裂。脆性断裂的主要原因在于材料的脆化（材料选择不当、材料加工工艺不当、应变时效、运行环境恶劣）和材料本身的缺陷。
c、疲劳断裂：压力容器受到交变荷载的长期作用，材料本身含有裂纹或经一定循环次数后产生裂纹，裂纹扩展使容器没有经过明显的塑性变形而突然发生的断裂。疲劳断裂过程可分为裂纹萌生、扩展和断裂三个阶段。
d、蠕变断裂：压力容器在高温下长期受载，随着时间增加材料发生缓慢的塑性变形，塑性变形经长期积累而造成厚度明显减薄或鼓胀变形，最终导致容器断裂。压力容器发生蠕变时，一般壁温达到或超过其材料熔化温度的25%～35%。蠕变断裂的变形量取决于材料的韧性，断裂时的应力值低于材料使用温度下的强度极限。
e、腐蚀断裂：压力容器材料在腐蚀介质作用下，因均匀腐蚀导致壁厚减薄及材料组织结构改变或局部腐蚀造成的凹坑，使材料力学性能降低，容器承载能力不足而发生的断裂。压力容器腐蚀机理有化学腐蚀和电化学腐蚀。腐蚀形态有均匀腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、氢腐蚀、双金属腐蚀等。
②压力容器刚度失效：由于压力容器过渡的弹性变形而引起的失效。
③在压力作用下容器突然失去其原有的规则几何形状而引起的失效。压力容器失稳失效的重要特征是弹性挠度和荷载不成比例，且临界压力与材料的强度无关，主要取决于容器的尺寸和材料弹性性质。
④压力容器泄漏失效：容器的各种接口密封面失效或器壁出现穿透性裂纹发生泄漏而引起的失效.泄漏介质可能引起燃烧，爆炸和中毒事故，并造成严重的环境污染。压力容器泄漏的原因是多方面的，受压部件受到频繁的振动而产生裂纹，胀接管口松动，器壁局部腐蚀变薄穿孔，局部鼓包变形及密封面失效等，都会造成压力容器因泄漏而失效。
1.3压力容器的安全运行
压力容器的安全运行管理的目的是为了达到正常，满负荷开车，生产合格产品，是压力容器的工艺参数、生产负荷、操作周期、检修、安全等方面具有良好的技术性能，促使压力容器处于最佳工作状态。压力容器的运行首先要求其安全可靠，合理使用和严格管理是提高压力容器的安全可靠性，保证其安全运行的重要条件。
压力容器的安全使用包括正确的操作，维护保养和定期检修等方面。在具体的操作过程中，应做到以下几点：
①平稳操作：在操作过程中尽量保持压力容器的操作条件（如工作压力和工作温度）相对稳定。
②防止过载：防止压力容器过载主要是防止超压。
③发现故障，立即停车：压力容器在运行过程中如果发生故障，严重威胁设备及人身安全时，操作人员应该马上采取紧急措施，停止容器运行，并报告上级主管部门。
④制定合理的安全操作规程：为保证压力容器的安全运行，切实避免盲目或误操作引起事故，容器使用单位应根据生产工艺需求和容器的技术性能制定各种容器的安全操作规程，并对操作人员进行教育培训。压力容器的安全操作规程至少应包括：
a、容器的正确操作方法。
b、容器的操作工艺指标及最高工作压力、最高或最低工作温度。
c、容器开车、停车的操作程序和注意事项。
d、容器运行中应重点检查的项目和部位，以及运行中可能出现的异常现象和防止措施。
e、容器停止运行时的维护和保养。
f、异常状态下的紧急措施及事故应急处理。
⑤严格实行岗位责任制。
2.结语
鉴于压力容器具有发生爆炸或泄漏、造成人身伤害、环境污染、设备建筑物毁坏事故的危险性，因此从压力容器的设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造直至报废，应该依据《压力容器安全技术监察规程》、《特种设备安全监察条例》、《压力容器产品安全质量监督检验规则》、《在用压力容器检验规程》等相关的法律法规及标准规范，引入可靠性设计、优化设计、质量管理、模糊综合评价等现代安全设计和安全管理技术，结合以往事故统计数据资料，对压力容器生命周期的危险因素进行全面的分析，制定有效的预防和控制措施，确保压力容器的安全运行和系统功能的正常发挥。