试论化工设备压力容器破坏及预防
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【摘要】压力容器是化工生产中的重要设备，金属腐蚀也是化工生产中最容易出现的一种缺陷，压力容器的破坏往往会酿成严重的安全事故，所以，确保化工压力容器设备的安全在化工生产工作中至关重要，本文就针对化工生产中压力容器的破裂形式进行剖析，并提出一些预防压力容器破坏的措施及建议。
【关键词】化学压力容器 破裂形式 预防
化工生产是我国的四大基础性产业之一，对我国的经济发展有着积极的推动作用，然而，在化工生产中，由于化工压力容器常常装着腐蚀性强、含有剧毒的化学物质，又长期处于恶劣的工作环境下，因此十分危险，所以，为保证化工生产的良性化发展，降低对人们财产安全及环境的威胁，本文就对于化工压力容器的破裂形式展开分析，并提出一些相关措施进行预防。
1 化工压力容器简介
化工压力容器广泛应用与化学工业生产，主要用于化学物质的储藏、反应、运输、分离等。属于一种密闭性设备，根据其承压力可分为低、中、高以及超高压几种，根据所承载的化学物质特性不同而选用不同压力等级的容器；反应化工压力容器主要作为化工物质间的化学反应或物理反应的反应器使用，而分离化工压力容器则主要用于化工物质间的分离、洗涤、吸收等，换热化工压力容器则主要是起到热交换器以及冷却器的作用，用于化工介质的热能交换。
2 化工压力容器破裂形式
通过对化工压力容器的破坏机理以及破坏的特点分析，我们可以将破坏形式划分为五种，下文就简单分析一下：以下五种。
2.1 韧性破裂
压力容器的容器壁承受的压力超过极限值，而造成容器产生破裂，这一类破裂形式可称为韧性破裂。这种破裂形式由于压力容器本身所承受的压力过大，使容器发生塑性变形，从而导致器壁变薄，器身直径增大，直径增长率以及体积变形率最大高达10%―20%。使容器整体呈现腰鼓的形状。由于容器承受压力过大，往往伴有大量的能量释放，造成器壁的撕裂型断裂口，通常这种裂口不平整，与主应力方向呈现45°夹角，破坏产生时一般没有碎片。因此，造成容器韧性破坏的原因可归纳为，容器材质选择不当、容器安装不符合规定、容器超负荷运转、容器维护不到位等几点。
2.2 脆性破裂
压力容器的脆性破裂产生时，所承载压力远远达不到容器的承压极限值，所以容器也不会有明显的塑性变化。而这种容器破裂现象由于和脆性材料破裂相似，因此被成为脆性破裂。脆性破裂形式断口往往比较平直，并有金属光泽，这种破裂经常发生在低温工作环境下，由于破裂前没有明显的塑性变形，所以，脆性破裂的产生往往没有征兆，因此，给脆性破裂的预防工作带来了较大的难度。这种破坏形式产生的原因可归纳为容器材质韧性差、抗变形能力弱、以及容器焊缝未达规范要求从而造成应力过于集中等。
2.3 疲劳破裂
压力容器的疲劳破裂是最为常见的一种破裂形式，由于器壁承压部位长期承受应力的重复作用，使器壁材料达到极限疲劳，从而在应力较为集中的部位产生细微裂缝，随着使用时间和承压次数的增加，裂缝最终扩大，导致容器破裂。据有关资料显示，在容器运行期间，有超过90%的容器破裂事故都是由裂纹引起，而在裂纹引起的破裂事故中，又有超过40%是由于容器材质疲劳造成的。疲劳破裂容器往往只会开裂，不会出现碎片，而且这种破裂形式从出现裂纹到产生破坏往往时间较长。
2.4 腐蚀破裂
化工压力容器往往承装腐蚀性强且含有剧毒的化学物质，因此，容器的器壁在长期的腐蚀作用下，与所承装的物质相反应，造成容器的器壁变薄，从而降低了容器的整体性能，最终导致由于容器器壁承压能力不均匀而造成破裂。腐蚀性破裂也属于应力腐蚀，因为容器本身通常承受较大的拉伸应力，而容器结构本身也不可避免的存在应力集中部位，比如设备开孔以及焊缝位置等，在腐蚀性与过于集中的拉伸应力同时作用下，最终导致腐蚀性破裂。造成腐蚀性破裂的原因是由于容器的材质多为合金金属，内部会存在一些杂志，在化学腐蚀性与拉伸应力共同作用下，使容器器壁逐渐变薄，最终对容器器壁、结构产生破坏。
2.5 蠕变破裂
蠕变破裂是由于在化工生产中，高温与应力同时作用，使容器金属材料产生缓慢但持续性的变化，最终产生破裂，这种破裂形式被称为蠕变破裂。在蠕变发生过程中，高温会使金属材质逐渐失去一部分刚性，而在拉伸应力的作用下，使器壁变薄，最终产生变形，甚至破裂。蠕变破裂所产生的原因可归纳为容器材质选择不当、材料耐高温性较弱、容器设计及维护不当使材料抗蠕变能力降低等，这种破裂形式往往伴有明显的塑性变形特征。
3 压力容器破裂的预防措施
3.1 韧性破裂的预防措施
在容器的设计及生产过程中，要严格控制生产质量，从材料的选用到强度都要严格要求，以满足化工生产中的需要，同时，在化工生产中要严格按照设计参数进行，严禁容器的超负荷运行，也一定要注重容器的常规化维护工作，保证容器监测仪器的灵敏度，从而确保及时有效的险前预警。
3.2 脆性破裂的预防措施
在进行容器设计时，要选用优质高强度的材料。在容器使用时，也要严格规范作业流程，尽量避免容器内部缺陷的发生。
3.3 疲劳破裂的预防措施
在实际化工生产中，应尽量避免不必要的卸载或加压操作，从而避免重复应力对容器器壁材质的疲劳影响。
3.4 腐蚀破裂的预防措施
在实际化工生产中，应采取一些措施，尽量避免所承载物质与承压部件的接触，并加强常规维护，将腐蚀性破裂隐患及时消除。
3.5 蠕变破裂的预防措施
蠕变破裂由于是在高温及应力同时作用下产生的，因此，设计时不但要注重容器材质的抗高温性，同时也要注重容器结构内部的合理性，同时，容器操作人员也要注重及时维护监测，防止蠕变破裂的发生。
4 结术语
化工压力容器破裂往往会酿成重大安全事故，并对环境造成严重污染，因此，在化工压力容器运行时，要时刻监测容器的运行情况，注意容器的细微变化，从而采取相应措施，及时防范化工事故的发生。
参考文献
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