化工压力容器的破裂形式与预防

化工压力容器的破裂形式与预防压力容器的破裂事故可能造成严重的后果，要防止压力容器发生这

类事故，必须了解它的破坏机理。根据压力容器的破裂特点，可将

压力容器的破裂形式分为韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破

裂和蠕变破裂等。

一、韧性破坏

韧性破坏系指承压特种设备器壁承受过高的应力达到了器壁材料的

强度极限，而发生断裂破坏。这种破坏形式称为韧性破坏。

1、韧性破坏的特征

1）器壁有明显的塑性变形

由于容器筒体器壁受力时，其环向应力比轴向应力大1倍，所以，

明显的塑性变形主要表现在承压特种设备直径增大、壁厚减薄，而

轴向增长较小，从而产生“腰鼓形”变形。当容器发生韧性破坏时，圆周长的最大增长率和容积变形率达10％~20％。

2）韧性破坏的断口为切断型撕裂，一般呈暗灰色纤维状，断口不平齐，且与主应力方向成45°交角。韧性破坏时不产生碎片。

3）韧性破坏时的爆破压力接近理论爆破压力爆破口的大小随承压特

种设备破坏时膨胀能量大小而异，释放的能量越大，爆破口越大。4）韧性破坏时，承压特种设备器壁的应力值很高。

5）断口的电镜分析

断口的微观形貌为韧窝花样，韧窝的实质就是一些大小不等的圆形、椭圆形凹坑，是材料微区塑性变形后在异相点处形成空洞、长大聚集、互相连接并最后导致断裂的痕迹。宏观形貌是显微窝坑的概貌。韧窝几乎都为金相中的二次相界面、非金属夹杂物、位错堆积区或

晶界处等，因此非金属夹杂物愈多，愈易形成显微空洞和韧窝。

2、发生韧性破坏的原因

承压特种设备的韧性破坏只有在器壁整个截面上材料都处于屈服状

态下才会发生，所以，发生韧性破坏的主要原因：(1)盛装液化气体

的压力容器充装过量。(2)使用中的压力容器超温超压运行。(3)压

力容器壳体选材不当。(4)压力容器安装不符合安全要求。(5)维护

保养不当。

3、韧性破坏的预防

在设计制造压力容器时，要选用有足够强度和厚度的材料，以保证

承压特种设备在规定的工作压力下安全使用。

压力容器应按核定的工艺参数运行，安全附件应安装齐全、正确，

并保证灵敏可靠。使用中加强巡回检查，严格按照工艺参数进行操作，严禁压力容器超温、超压、超负荷运行，防止过量充装。

加强维护保养工作，采取有效措施防止腐蚀性介质及大气对承压特

种设备的腐蚀，若发现承压特种设备器壁被严重腐蚀以致变薄或运

行中器壁产生明显塑性变形时，应立即停止使用。

二、脆性破裂

并不是所有的压力容器械在破裂时都经过显着的塑性变形，有些容

器在破裂后经检查并没有发现可见的塑性变形现象，而且器壁的平

均应力远低于材料的强度极限。这种破裂现象和脆性材料的破裂相

似故称为脆性破裂，有时也称为低应力破裂。

1、脆性破裂特征

压力容器发生脆性破裂时，在破裂形状、断口形式等方面都具有一

些与韧性破裂正好相反的特征：

(1)容器器壁几乎没有塑性变形；(2)在应力低于材料的屈服强度时

破坏；(3)容器常常裂成碎块；(4)断口呈金属光泽的结晶状，平直；

(5)在温度较低的情况下发生；(6)破坏前无预兆，危害性大，难以

预防。

2、产生脆性破坏的原因

产生脆性破坏的原因主要是材料的韧性差，特别是在低温时下降很快。此外承压部件存在缺陷时，在此区域应力增强，易产生应力集中。

3、脆性破裂的预防

防止压力容器产生脆性破裂最基本的措施是减少或消除构件的缺陷，要求材料具有很好的韧性。设计时选用在低温下仍保持较好韧性的

材料；并注意设计的结构合理，在制造时采取严格的工艺措施减小

应力集中；在使用中加强检验，及早发现并消除缺陷。