压力容器失效介绍
压力容器失效分析
压力容器失效分析
如何开展失效分析工作
• 开展失效分析需要领导的重视和支持； • 需要有硬件的保证； • 需要失效分析人员有较高的素质； • 有正确的失效分析思路和失效分析步骤。
压力容器失效分析
对失效分析人员的要求
1、实事求是，用事实说话，勇于坚持真理； 2、敏锐的观察力和熟练的分析技术，善于 捕捉失效信息和证据； 3、正确的失效分析思路和良好的失效模式、 失效原因判断能力，要有“医生的思路，侦 探的技巧”； 4、善于学习，他人、书本、实践等； 5、扎实的专业基础知识和较广的知识面。
压力容器失效分析
失效分析的步骤
• 4 )深入分析研究： 失效件的宏观检查；断口 分析；无损探伤检查；表面及界面成分分析； 局部或微区成分分析；相结构分析等。
• 5 )综合分析归纳，推理判断提出初步结论 • 6 )撰写失效分析报告。
压力容器失效分析
失效分析的思路
失效分析全过程的思维路线。是指在思想 中以机械失效的规律为理论依据，把通过调 查、观察和实验获得的失效信息分别加以考 察，然后有机结合起来做为一个统一整体综 合考察，以获取的客观 事实为证据，全面应用 逻辑推理的方法，来判 断失效事件的失效模式， 并推断失效原因。
压力容器失效分析
失效分析的思路
1、撒大网逐个因素排除的思路 操作人员、机械设备系统、材料、
制造工艺、环境和管理 2、失效树（故障树） 3、逻辑推理
演绎推理、归纳推理、类比推理等
压力容器失效分析
材质工艺引起 延性断裂
材质工 艺复查
延性断裂
引起延性 断裂设计
设计复 核
严重超载引起 延性断裂
论析若干常见压力容器的失效形式
论析若干常见压力容器的失效形式1、引言压力容器是承载压力的密闭设备，广泛应用在石化、能源、核电、军工等各个领域，由于介质腐蚀性、载荷压力、材料缺陷等各种原因，压力容器易发生各种形式的失效，导致生产停产、设备损坏、介质泄露，甚至会导致爆炸，造成灾难性事故。
因此，了解压力容器失效形式，找出引起失效的因素并提出预防措施，具有重大现实意义。
本文针对几种在工业生产中常用的压力容器，具体介绍其普遍发生的失效形式，分析产生失效的原因并给出相应的预防措施，以求设备安全运行。
2、储罐失效储罐的失效形式主要有表面损伤失效、断裂失效、泄露失效等。
2.1表面损伤失效磨损、接触疲劳、腐蚀等均可造成表面损伤，由于储存的气体或液体中大多含有氢、硫、氯离子等，储罐最容易发生的是应力腐蚀引起开裂。
常见的液化石油气储罐，介质中含有水和硫化氢，形成具有腐蚀条件的湿硫化氢环境，在焊缝及附近的影响区，存在焊接残余应力和冷加工残余应力，同时壳体又受到工作压力，此时低合金高强度钢将会导致氢致开裂型应力腐蚀，形成微裂纹，在外加拉伸及残余拉伸应力作用下，最终扩展成裂纹导致破坏。
为防止应力腐蚀发生，首先应合理选材。
Ni、Mn、Si、S、P等元素有利于应力腐蚀的发生，设计中要限制其含量。
其次要降低焊缝及热影响区的硬度，消除焊接残余应力。
在容器焊后进行热处理，可以残余应力，降低淬硬组织硬度，提高抗腐蚀性。
此外还应按要求对储罐及时进行全面检查，掌握设备发生应力腐蚀的程度，及时消除隐患。
2.2断裂失效韧性断裂失效是因储罐承受的压力超过材料的屈服极限，材料发生屈服或全面屈服，当压力超过材料的强度极限时，则发生断裂。
最经常导致储罐韧性断裂失效的原因是过量充装，因此应严格按照《压力容器安全技术监察规程》，装填量不得大于0.95。
脆性断裂失效是指储罐在正常压力范围内，无塑性变形的情况下突然发生的破裂称为脆性断裂失效。
脆性断裂在较低应力时发生，安全阀不会动作，因此后果比韧性断裂严重。
压力容器的失效形式
碳钢及低合金钢 奥氏体不锈钢
NaOH溶液、硝酸盐溶液、 HCN溶液、液氧、H2S溶液、 海水等
氯化物溶液、海水、高温水、 NaOH溶液、连多硫酸溶液、 HCL等
中国石化上海石油化工股份有限公司设备动力部
气液或固液二相造成的冲蚀
1.化工部丙稀腈装置管道腐蚀
2002年化工部丙稀腈装置蒸气管道腐蚀穿透，造成装 置停车，检查发现整根管道都发生了冲蚀。此管道由 于温度较低，存在气液二项。
五、今后进一步可以做的工作 根据历年使用经验，考虑选择合适的材料； 建议在制造或使用过程中尽量使环焊缝避开汽液
两相液位波动区域； 向天津、扬子、仪征等单位调查、取经； 进一步开展讨论分析。
中国石化上海石油化工股份有限公司设备动力部
应力腐蚀预防措施
降低应力 避免产生应力腐蚀的环境与材料的组合
如接管根部，开孔或其他局部结构不连续引起 的应力集中会使虚拟应力的峰值大大超过材料的屈 服点，导致很小范围内的材料进入塑性应变状态。 反复的塑性应变损伤将导致原应力集中部位很快萌 生出疲劳裂纹以至不断扩展而最终导致断裂。
中国石化上海石油化工股份有限公司设备动力部
预防疲劳失效的措施
预防疲劳失效(不论高周疲劳或低周疲劳) 的一般原则
四、原因分析
PTA 溶液中含有PT酸(对甲基苯甲酸)。 历年裂纹一直发生在筒体中间一条环焊缝热影响 区，该环焊缝正好处于汽液两相液位波动区域。 双相不锈钢S32205在酸性介质和焊接残余应力的 同时作用下在焊缝热影响区出现的脆性开裂现象，属 于不锈钢应力腐蚀。
中国石化上海石油化工股份有限公司设备动力部
腐蚀失效
压力容器和设备的腐蚀形态可以分为8大类型：
(1) 全面腐蚀(均匀腐蚀) (2) 孔蚀(点蚀) (3) 缝隙腐蚀 (4) 晶间腐蚀 (5) 应力腐蚀 (6) 氢腐蚀（化学腐蚀） (7) 冲蚀 (8) 双金属腐蚀。
压力容器设计基础讲义
压⼒容器设计基础讲义压⼒容器设计基础讲义第⼀部分、压⼒容器设计基础知识第⼀章压⼒容器失效模式压⼒容器在载荷作⽤下丧失了正常的⼯作能⼒称为失效。
压⼒容器所考虑的失效模式主要为断裂、泄漏、过度变形和失稳。
压⼒容器失效常以三种形式表现出来：强度、刚度、稳定性。
压⼒容器建造标准中主要考虑的失效模式：1）短期失效模式：（1）脆性断裂（2）韧性断裂（3）超量变形引起的接头泄漏（4）超量局部应变引起的裂纹形成或韧性剪切（5）弹性、塑性或弹塑性失稳2）长期失效模式：（1）蠕变断裂（2）蠕变超量变形（3）蠕变失稳（4）冲蚀、腐蚀（5）环境助长开裂，如：应⼒腐蚀开裂3）循环失效（1）扩展性塑性变形（2）交替塑性（3）弹性应变疲劳或弹-塑性应变疲劳（4）环境助长疲劳，如：腐蚀疲劳第⼆章 GB150适⽤范围（1）适⽤的设计压⼒①对于钢制容器不⼤于35MPa；②其它⾦属材料制容器的设计压⼒适⽤范围按相应引⽤标准确定。
（2）适⽤的设计温度范围①设计温度范围：－269℃～900℃。
②钢制容器不得超过按GB 150.2 中列⼊材料的允许使⽤温度范围。
③其他⾦属材料制容器按本部分相应引⽤标准中列⼊的材料允许使⽤温度确定。
（3）下列各类容器不在标准的适⽤范围内：①设计压⼒低于0.1MPa且真空度低于0.02MPa的容器；②《移动式压⼒容器安全监察规程》管辖的容器；③旋转或往复运动机械设备中⾃成整体或作为部件的受压器室（如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等）；④核能装置中存在中⼦辐射损伤失效风险的容器；⑤直接⽕焰加热的容器；⑥内直径（对⾮圆形截⾯，指截⾯内边界的最⼤⼏何尺⼨，如：矩形为对⾓线，椭圆为长轴）⼩于150mm的容器；⑦搪玻璃容器和制冷空调⾏业中另有国家标准或⾏业标准的容器。
（4）对不能按 GB 150.3确定结构尺⼨的容器或受压元件，允许采⽤以下⽅法进⾏设计:①按照附录C的规定，进⾏验证性实验分析（如实验应⼒分析、验证性液压试验）。
压力容器与管道失效分析和安全评价
失效模式：断裂、变形、腐蚀、 泄漏等
失效预防措施：加强设计审查、 提高制造质量、加强使用维护等
安全评价
01
失效原因分析： 材料缺陷、设计 不合理、制造工
艺问题等
02
失效后果评估： 人员伤亡、经济 损失、环境污染
等
03
安全措施建议： 加强材料检测、 优化设计、改进
优化结构设计： 采用合理的结 构设计，提高 容器和管道的 强度和稳定性
优化制造工艺： 采用先进的制 造工艺，提高 容器和管道的 质量和可靠性
优化检测与维 护：定期进行 检测和维护， 及时发现和处 理问题，确保
安全运行
材料选择
01
选用耐腐蚀、 耐高温、耐 高压的材料
02
选用具有良 好韧性和延 展性的材料
06
气蚀失效：由于流体高速 流动引起的材料气蚀损伤
失效后果
设备损坏：可能导致设备 无法正常工作，甚至造成 设备报废
生产中断：可能导致生产 过程被迫中断，影响生产 效率和效益
人员伤亡：可能导致操作 人员或其他相关人员受伤 甚至死亡
环境污染：可能导致有毒 有害物质泄漏，污染环境， 影响生态环境和人类健康
03
选用具有良 好焊接性能
的材料
04
选用具有良 好抗疲劳性
能的材料
维护保养
定期检查压力容器 和管道的腐蚀情况， 及时处理腐蚀问题
定期检查压力容器 和管道的密封情况， 确保密封性能良好
定期检查压力容器 和管道的支撑情况， 确保支撑结构稳定 可靠
定期检查压力容器 和管道的仪表和阀 门，确保仪表和阀 门性能良好
安全评价
2
评价方法
风险评估：对压力容 器和管道的潜在风险 进行评估
压力容器的破裂形式有哪些
压力容器的破裂形式有哪些压力容器及其承压部件在使用过程中，其尺寸、形状或材料性能发生改变，完全失去或不能良好实现原定功能，继续使用会失去可靠性和安全性，需要立即停用修复或更换，这种情况称作压力容器及其承压部件的失效。
压力容器最常见的失效形式是破裂失效，有韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、腐蚀破裂、蠕变破裂5种类型。
1.韧性破裂韧性破裂又称延性破裂，是指容器壳体承受过高的内部应力，以致超过或远远超过其屈服极限和强度极限，使壳体产生较大的塑性变形，最终导致破裂。
容器发生韧性破裂时，爆破压力一般超过容器剩余壁厚计算出的爆破压力。
如化学反应过载破裂，一般产生粉碎性爆炸；物理性超载破裂，多从容器强度薄弱部分突破，一般无碎片抛出。
韧性破裂的特征主要表现在断口有缩颈，其断面与主应力方向成45°角，有较大剪切唇，断面多呈暗灰色纤维状。
当严重超载时，爆炸能量大、速度快，金属来不及变形，易产生快速撕裂现象，出现正压力断口。
压力容器发生韧性破裂的主要原因是容器过压。
2.脆性破裂脆性破裂是指容器在断裂时没有宏观的塑性变形，器壁平均应力远没有达到材料的强度极限，有的甚至低于屈服极限，其断裂现象和脆性材料的破坏很相似，常发生在截面不生明显塑性变形就破坏的破裂形式称为脆性破裂。
连续处，并伴有表面缺陷或内部缺陷，即常发生在严重的应力集中处。
因此，把容器未发化工压力容器常发生低应力脆断，主要原因是热学环境、载荷作用和容器本身结构缺陷所致、所处理的介质易造成容器应力腐蚀、晶间腐蚀、氢损伤、高温腐蚀、热疲劳、腐蚀疲劳、机械疲劳等，使焊缝和母材原发缺陷易于扩展开裂，或在应力集中区易产生新的裂纹并扩展开裂，使容器承受的应力低于设计应力而破坏。
3.疲劳破裂疲劳破裂是指压力容器由于受到反复作用的交变应力（如反复加压、泄压）的作用，使容器壳体材料的某些应力集中部位在短时间由于疲劳而在低应力状态下突然发生的破裂形式。
与脆性破裂一样，发生疲劳破裂时，容器外观没有明显的塑性变形，而且也是突发性的。
压力容器和压力管道的失效(破坏)
压力容器和压力管道的失效（破坏）1．失效的定义：完全失去原定功能；虽还能运行，但已失去原有功能或不能达到原有功能；虽还能运行，但已严重损伤而危及安全，使可靠性降低。
2．失效的方式：1〕从广义上分类：过度变形失效：由于超过变形限度而失效。
断裂失效：由于出现裂而失效。
表面损伤失效；因表面腐蚀而导至失效。
2〕一般分类：可分为a)过度变形失效：失效后存在较大的变形。
b)断裂失效：失效是由于存在缺陷如裂痕、腐蚀等缺陷而引起的。
c)表面损伤失效：因腐蚀、表面损伤、材料表面损伤等原因引起的失效。
3．失效的原因1〕韧性失效：容器所受应力超过材料的屈服强度发生较大的变形而导致失效，原因为制定不当、腐蚀减薄、材质劣化强度下降、超压、超温。
断有纤维区、放射纹区、剪切唇区。
2〕脆性失效：容器在无显然变形状况下出现断裂导致失效，开裂部位存在较大的缺陷〔主要是裂缝〕，材质劣化变脆、应力腐蚀、晶间腐蚀、疲惫、蠕变开裂。
断平齐，有金属光泽，断和最大主应力方向垂直。
3〕疲惫失效：容器长期受交变载荷引起的疲惫开裂导致疲惫失效。
原因为容器长期受交变载荷、开裂点应力集中、开裂点上有小缺陷。
断比较平齐光整，有三个区萌生区、疲惫扩大区和瞬断区。
其中扩大区有显然的贝壳样条纹。
4〕腐蚀失效：因腐蚀原因导致失效。
均匀腐蚀减薄导致强度不够；应力腐蚀导致断裂；晶间腐蚀导致开裂；氢蚀导致开裂、点蚀造成的泄漏；缝隙腐蚀造成的泄漏或开裂；冲蚀造成局部减薄，泄漏；双金属腐蚀造成局部减薄。
晶间腐蚀：金属材料均属多晶材料，晶粒间存在晶界，晶间腐蚀是指晶界发生腐蚀。
应力腐蚀：金属材料的材质、介质、和拉应力三个因素共同作用下发生的裂痕不断扩展。
裂痕的发展可以是沿晶的也可以是串晶的。
氢蚀：在高温下氢气常形成原子状态氢极易渗透到钢材内部，进入钢材的氢与渗碳体中的碳生成甲烷，使渗碳体脱碳材料变软，生成的甲烷在金属中体积增大，使金属内压力增大金属表面形成鼓包。
腐蚀失效的形式：韧性失效、脆性失效、局部鼓胀、爆破、泄漏、裂痕泄漏、低应力脆断、材质劣化。
压力容器失效形式
现在压力容器使用单位，尤其是大型的化工企业的检修周期越来越长，设计时对第三类压力容器进行风险评估报告可以为所在的装置进行RBI检测提供基础资料。
对设计阶段要求增加风险评估，肯定会增大设计的难度，对设计人员有了更高的要求，同时多少会增加一些成本，但是，从容器应用的安全的角度来看，这个要求是合理的，设计时要求的风险评估报告内容主要包括容器可能的失效模式、风险控制等，设计阶段进行风险评估的目的包括：①分析压力容器在使用过程中可能出现的失效，提出规避这些失效的方法和措施，②依据风险工程的理论，评价风险的水平，采取措施来控制风险水平;①告诉容器的用户，容器可能出现的破坏形式，以及当发生破坏时应该采取的措施，便于用户制定合适的应急预案;④向压力容器用户提供足够的信息，总之最终目的是保证容器的安全使用。
这也是世界上发达国家压力容器行业普遍应用的方法，所以说这个要求是必要的也是合理的。
压力容器的设计文件较传统意义上的范围被赋予了新的内涵，即除了常规的强度计算书或者应力分析报告、设计图样、制造技术条件等外，新增了对第三类压力容器的“风险评估报告”要求。
对第Ⅲ类压力容器的“风险评估报告”包括：主要失效模式、失效可能性及风险控制等内容的风险评估。
压力容器所考虑的失效模式”主要为断裂、泄漏、过度变形和失稳。
压力容器的设计准则与其预期的失效模式相对应，是综合考虑了失效模式预计、强度理论、设计方法、设汁准则、安全裕度设置和材料选择原则等因素，防止压力容器在运行过程中发生失效。
压力容器承受的载荷不同，其失效模式是不同的。
如果说，对一台在特定工况条件下的压力容器的主要失效模式，还可以进行理沦上的分析判断的话，那么对其失效可能性的预测则更加困难。
对风险控制的措施有许多种：如设计上的周密考虑、生产中严格的设备工艺操作规程和日常巡检维护措施、定期检验措施等等。
对危险性较高的压力容器而言，进行“风险评估”的要求无疑是重要的和必要的.这也是贯彻国家关于安全、环保等方面的有关政策，建设和谐社会的具体举措，但对一般设计人员而言，在具体的实施过程中可能还有许多困难.比如报告的格式、内容、深度等都需在具体的实施过程中不断完善，建议有关部门能制定出较为具体的细则，以便于该规定的贯彻和落实。
压力容器失效分析、压力容器失效分析
压力容器定期检验
2、年度检查时，凡发现以下情况之一的，要求使用单位限期更换爆破片装 置并且采取有效措施确保更换期的安全，如果逾期仍未更换测该压力容器暂 停使用： （1）爆破片超过规定使用期限的； （2）爆破片安装方向错误的； （3）爆破片装置标定的爆破压力、温度和运行要求不符的； （4）使用中超过标定爆破压力而未爆破的； （5）爆破片装在安全阀进口侧与安全阀串联使用时，爆破片和安全阀之间 的压力表有压力显示或者截止阀打开后有气体漏出的； （6）爆破片装置泄漏的。 3、爆破片单独作泄压装置或者爆破片与安全阀并联使用的压力容器进行年 度检查时，如果发现爆破片和容器间的截止阀未处于全开状态或者铅封损坏 时，要求使用单位限期改正并且采取有效措施确保改正期间的安全，如果逾 期仍未改正则该压力容器暂停使用。
（2）压力表的定期检修维护制度，检定有效期及其封印；
（3）压力表外观、精度等级、量程、表盘直径；
（4）在压力表和压力容器之间装设三通旋塞或者针形阀的位置、开启标记
及锁紧装置；
（5）同一系统上各压力表的读数是否一致。
2、年度检查时，凡发现以下情况之一的，要求使用单位限期改正并且采取
有效措施确保改正期间的安全，如果逾期仍未改正的，应当暂停该压力容器
（1）超过规定的检定、检修期限
（2）玻璃板（管）有裂纹、破碎；
（3）阀件固死；
（4）出现假液位；
（5）液位计指示模糊不清；
（6）选型错误；
（7）防止泄漏的保护装置损坏。
13
压力容器定期检验
（三）测温仪表 1、测温仪表的年度检查，至少包括以下内容； （1）测温仪表的定期检定和检修制度。 （2）测温仪表的量程与其检测的温度范围的匹配情况； （3）测温仪表及其二次仪表的外观。 2、年度检查时，凡发现以下情况之一的，要求使用单位限期改正并且采取 有效措施确保改正期间的安全，如果逾期仍未改正则该压力容器暂停使 用； （1）超过规定的检定、检修期限； （2）仪表及其防护装置破损； （3）仪表量程选择错误。
电站压力容器失效分析
电站压力容器失效分析摘要：压力容器广泛应用于电力发电行业，是电站发电必不可少的特种设备。
由于工作条件恶劣，容易发生事故。
本文针对压力容器失效分析，介绍了相关概念、相关的失效分析技术思路及程序，研究了韧性破裂、脆性破裂、蠕变破裂等失效机理，失效原因及预防措施。
关键词：电站压力容器失效分析预防措施1 前言压力容器广泛应用于电力发电行业，是电站发电必不可少的特种设备。
迅速而准确地找到压力容器失效原因和失效规律并提出应对措施，可以大大提高设备运行的安全可靠性。
本文针对压力容器失效分析，介绍了相关概念、相关的失效分析技术思路及程序，并针对几种常见失效情况进行了分析提出了相应的预防措施。
2 常见失效机理分析目前,压力容器失效主要包括韧性破裂、脆性破裂、蠕变破裂等，系统地进行失效分析对实际生产意义重大，具体失效机理分析如下：2.1 韧性破裂失效机理在断裂之前发生明显的宏观塑性变形的断裂叫做韧性破裂。
韧性破裂是金属材料破坏的方式之一。
当韧性较好的材料所承受的载荷超过了该材料的强度极限时，就会发生韧性破坏。
(1)失效特征:断口附近有明显的宏观塑性变形；拉伸断口外貌一般呈杯锥状，杯锥底垂直于主应力，锥面平行于最大切应力，与主应力大致成45°角；断口的表面呈纤维状。
(2)失效原因:违章操作；安全附件失灵；容器内异常化学反应；强度不足，材质裂化等。
(3)预防措施:严格管理；按容规装设安全泄压装置；按工艺操作，严禁混料、串料；合理选材，改进工艺。
2.2 脆性破裂失效机理脆性破裂失效是指裂缝在稳定扩展和失稳扩展中，无明显的塑性变形过程而导致的断裂失效。
脆性破裂在工程结构中是一种非常危险的断裂。
这是由于脆性破裂之前通常无预警信号而突然发生，往往酿成严重的事故和损失。
(1)失效特征:在断裂前没有可以觉察到的塑性变形，断口一般与正应力垂直，断口表面平齐，断口边缘没有剪切“唇口”，或唇口很小。
断口的颜色有时比较光亮，有时灰暗。
压力容器安全操作培训
3.气瓶为什么要漆色 国家法规和标准规定气瓶要漆色，包括瓶色、字样、字色和色环。 气瓶漆色的作用除了保护气瓶、防止腐蚀，反射阳光等热源，防止气 瓶过度升温以外，还为了便于区别、辨认所盛装的介质，防止可燃或 易燃、易爆介质与氧气混装，形成混合气体，而发生爆炸事故，有利 于安全。
4.怎样预防气瓶上的静电 气瓶上的静电主要是在充气或放气时产生的。气瓶上静电危害是放电 产生火花，可能引起可燃气体的爆炸燃烧事故，发生电击，造成人身伤害， 使仪器设备受影响。静电对气瓶的危害，要以预防为主来消除。使用气瓶 时，气瓶不应放在绝缘物体(如橡胶、塑料、木板)上，开启或关闭瓶阀时 应谨慎小心，开阀不能过猛，防止气速过高，并阀要严而不紧，避免造成 开阀困难。严禁用电磁起重机搬运气瓶，操作人员严禁穿着化纤服装和绝 缘性高的鞋袜。
（2）.压力容器的破坏形式 通常将压力容器的破坏形式分为韧性破裂、脆性破裂、 疲劳破裂、腐蚀破裂、蠕变破裂、复合型破裂。
（3）容器破裂爆炸及其危害知识简介 ①.爆炸的定义 爆炸，从广义上说，是指一种极其迅速的、物理的或化学 的能量释放过程。在这一过程中，系统的内在势能转变为机械 能及光和热的辐射等。压力容器破裂时，容器内高压气体解除 了外壳的约束，迅速膨胀并以很高的速度释放出内在能量。这 就是通常所说的物理爆炸现象。
4、安全附件选用 （1）安全阀、爆破片的排放能力必须大于压力容器的安全 泄放量。 （2）对于盛装易燃、易爆或剧毒有害介质压力容器，应采 用扳式玻璃液位计或自动液位指示器。 （3）压力容器的压力表、液面计等应根据压力容器的介质， 最高工作压力和温度正确选用。 （4）安全附件下列情况之一不得使用。 ①无产品合格证和铭牌的； ②性能不符合要求的； ③逾期不检查，不校验的；
(7)装运气瓶应妥善固定。汽车装运，一般应立放，车厢高度不应低于瓶高 的2/3；卧放时，气瓶头部(有阀端)应朝向一侧，垛放高度应低于车厢高度。 (8)运输已充气的气瓶，瓶体温度应保持在40℃以下，夏天要有遮阳 设施，防止暴晒，炎热地区应夜间运输。 (9)同一运输仓内(如车厢、集装箱、货仓)应尽量装运同一种气体的 气瓶。严禁将容易起化学反应而引起爆炸、燃烧、毒性、腐蚀危害的异 种气体气瓶同仓运输；严禁易燃器、油脂、腐蚀性物质与气瓶同仓运输。 (10)运输气瓶的仓室严禁烟火。应配备灭火器材(乙炔瓶不准使用四 氯化碳灭火器)和防毒面具。
第8章 压力容器的故障与失效
• 盛装易于发生聚合反应的碳氢化合物的容 器，因容器内部分物料可能发生聚合作用 释放热量，使 容器内气体急剧升温而压力 升高。用于高分子聚合反应的高压釜有时 会因原料或催化剂使用不当或操 作失误， 使物料发生爆聚释放大量热能，而冷却装 置又无法迅速导热，因而发生超温，酿成 严重安全 事故。
• 2013 年 6 月四川泸沽铁矿发生的储气罐爆 破事故，事后分析空压机未带后冷却器、 油水分离器， 导致进入储气罐的压缩空气 温度超过 150℃（超温运行），储气罐内的 积炭层和机油在高温压缩空气作 用下自燃， 燃烧后产生大量气体，致使安全阀排放跟 不上，压力上升，超出储气罐的可承受压 力，使 其产生塑性变形，筒体胀粗减薄， 最后发生爆破，图 8.3 为事故后的储气罐照 片。
• 曾经在检验中碰到一台液化石油气储罐进 行水压试验，在压力表显示 0.4MPa 时， 声发射监控定 位出现大量事件信号，赶紧 停止升压查找原因，结果发现是压力表接 管堵塞，导致显示压力明显小于 实际压力， 经排污后压力迅速升至 1.0MPa，幸亏在进 行声发射检测监控，否则可能出现超压将 液化石 油气储罐打爆的事故。
8.1 压力容器常见故障
• 一般将压力容器出现与 预定生产工艺不同 的异常情况即认为发生故障，比较常见的 是超温、超压、异常变形、异常振动、异 常综合噪声、变形、泄漏、腐蚀、安全附 件损坏等。
• 当容器内的压力超过了它的实际承载极限，会造成容器破 裂或爆炸事故。如能有效地控制容器超 压，则可大大地减 少或杜绝这类事故的发生，保证容器的安全运行。 • 压力容器的超压，实际上是由于物料的流动或其能量处于 非平衡状态，使物料或能量(或二者) 在 容器内积累造成的。 从引起这种积累的途径上，可将超压分成物理超压和化学 超压两大类。物料的突 然积聚、物料受热膨胀、液化气体 受热蒸发、过热蒸汽蒸发、瞬时压力脉动等属于物理超压， 可燃汽体燃爆、粉尘燃爆、放热化学反应失控等属于化学 超压。 操作失误或控制阀失灵引起易引起物料突然积聚超 压，乙炔、氧气瓶在太阳下暴晒易受热膨胀超压，过热液 体突沸如锅炉即将烧干时突然加入冷水引起的蒸汽爆炸， 水击等瞬时脉动超压，液化石油 气受热蒸发导致储罐压力 升高等均为物理超压的实际例子；操作不当导致容器内可 燃气体、可燃粉尘 燃爆等化学超压爆炸也有实例。
压力容器用材料培训
韧性断裂： 压力容器在压力的作用下，当器壁应力超过材料屈服点后，器壁材料会发生塑性变形。随着应力的本断增加，当器壁上的应力超过材料的抗拉强度后，容器合产生明显的宏观塑性变形而至断裂失效。这种失效形式就是韧性断裂。 在韧性断裂失效的容器上，如果材料本身没有宏观的缺陷，内部裂纹很小，一船失效容器的圆周伸长率和容积增大率高达百分之十以上，容器断裂后没有碎片或偶然有少量碎片。断裂断口的宏现形貌可为剪切唇或纤维状。 如果材料没有宏观缺 陷和内部小裂纹，正确 设计和合理使用的压力容 器一般是不会发生韧性 断裂的。但如果容器超压 使用，维护不良等造成器 壁减薄，会导致韧性断裂。
温度对力学性能的影响
2）.温度对力学性能的影响温度升高对材料力学性能的影响 以一般常用碳钢和低合金钢为例。随着温度升高，力学性能变化的总趋势是强度下降、塑性提高。其次，若温度进入高温，裁荷持续时间对力学性能的影响也是很大的，因此材料高温力学性能要考虑温度和时间因素，此时用蠕变极限、持久强度和松弛稳定性衡量材料的力学性能。蠕变极限是高温长期负荷作用下材料对塑性变形抗力的招标；持久强度则是高温长期负荷作用下材料对断裂抗力的指标，而材料在高温长期负荷作用下抵抗应力松弛的性能，则被称为松弛稳定性。低温对材料力学性能的影响 温度降低，通常会提高金属材料的强度而降低它的塑性。即温度下降时，抗拉强度、屈服强度上升，但伸长率、断面收缩率、冲击韧性下降。 低温对材料性能的影响主要是使村料的韧性下降，即产生冷脆性。如压力容器常用的低碳钢、低合金钢在常温以上一般是韧性材料，然而随着温度的降低，当低于一定温度时，韧性材料可以变为脆性材料。此时，若容器在压力作用下，容器发生的破坏是在小变形或无变形情况下突然地全面破裂，并伴随有巨大响声和爆破碎片。材料由韧性状态向脆性状态转变的温度称为脆性转折温度TK（℃），钢材的低温脆性在我国材料的V形缺口试样夏比冲击功值衡量，用能量准则法确，器壁材料没有发生宏观的塑性变形，其应力远远没有达到材料的抗拉强度，有的甚至还低于屈服点而产生突然断裂的失效形式是脆性断裂。 脆性断裂时，容器的周长、体积没有变化或变化甚微，材料还处于弹性阶段，容器壁厚一般没有减薄。容器断裂后往往产生很多碎片，把碎片拼接起来，可恢 复原来容器的形状。断裂断口 呈金属光泽的结晶状，断口平 整，断裂的宏观表面与主应力 方向垂直。在器壁很厚的容器 脆断口上，常可看见人字形纹 路或放射花样，人字形纹路尖 端或放射点总是指向裂纹源的， 始裂点往往是在有缺陷或几何 形状突变而应力和应变集中处。
压力容器失效模式
压力容器失效模式损伤与失效的不同之处在于损伤是指容器在外部机械力、介质环境、热作用等单独或共同作用下，造成的材料性能下降、结构不连续或承载能力下降，损伤是一个过程；而失效是损伤积累到一定程度，容器强度、刚度或功能不能满足使用要求的状态。
发生损伤后不一定失效，而发生失效则一定存在损伤。
失效模式是压力容器的设计基础，设计方法（准则）必须针对失效模式，对压力容器检验结果的评价，也是建立在失效模式的基础上；而对压力容器运行过程中损伤模式的识别，有助于定期检验方案的制定，利于在设备发生失效前及时进行修复或报废等处理。
正在制定的压力容器国际标准ISO 16528 Boilers and pressure vessels综合世界主要工业国家的技术标准，参照欧洲标准的内容，针对锅炉和压力容器常见的失效形式，在标准中将失效模式归纳为三大类、14种，明确了针对失效模式的设计理念：第一大类：短期失效模式（Short term failure modes）：脆性断裂（Brittle fracture)韧性断裂（Ductile rupture)超量变形引起的接头泄漏（Leakage at joints due to excessive deformations）超量局部应变引起的裂纹形成或韧性撕裂（Crack formation or ductile tearing due to excessive local strains）弹性、塑性或弹塑性失稳（垮塌）（Instability - elastic, plastic or elastic-plash。
）第二大类：长期失效模式（Long term failure modes）蠕变断裂（Creep Rupture)蠕变—在机械连接处的超量变形或导致不允许的载荷传递（Creep- excessive deformations at mechanical joints or resulting in unacceptable transfer of load）蠕变失稳（Creep instability〕冲蚀、腐蚀（Erosion，corrosion）环境助长开裂如：应力腐蚀开裂、氢致开裂（Environmentally assisted cracking e.g. stress corrosion cracking, hydrogen induced cracking, etc)第三大类：循环失效模式（Cyclic failure modes）：扩展性塑性变形（Progressive plastic deformation）交替塑性（Alternating plasticity）弹性应变疲劳（中周和高周疲劳）或弹-塑性应变疲劳（低周疲劳）Fatigue under elastic strains(medium and high cycle fatigue) or under elastic-plastic strains（low cycle fatigue) 环境助长疲劳（Environmentally assisted fatigue）经过多年的实践和参照国际上同类标准的技术内容，GB 150-2011《压力容器》在技术内容中直接和间接考虑了如下失效模式，并针对所考虑的失效模式确定了相应的设计准则和强度理论：a)脆性断裂（Brittle fracture）：通过材料选用要求、材料韧性要求、制造和检验要求、以及结构形式要求，防止脆性断裂的发生；b) 韧性断裂（Ductile rupture）：通过材料选用要求、结构强度设计方法、许用应力规定，防止韧性断裂的发生；c)接头泄漏（Leakage at joints）：通过法兰设计方法和特殊密封结构的设计方法，结构要求以及对密封垫片和螺柱、螺母的要求，防止接头泄漏的发生；d）弹性或塑性失稳（Elastic or plastic instability）：通过外压结构设计方法防止整体失稳；通过局部的应力分析和评定，控制局部塑性失稳；e）蠕变断裂（Creep rupture)：通过限制材料的使用温度范围控制蠕变断裂的发生。
压力容器故障及常见事故应急处理方式
压力容器故障及常见事故应急处理方式压力容器是一种具有密封性能，能够承受内部压力的容器。
由于压力容器内部压强大，一旦发生故障或事故，很可能造成严重的人员伤亡和财产损失。
因此，正确处理压力容器故障及应急情况非常重要。
1.压力容器故障：-应力腐蚀裂纹：应力腐蚀裂纹是常见的压力容器故障，主要是由于材料的应力和腐蚀介质共同作用导致的。
在出现裂纹前，常常出现载荷变形、噪音或振动等异常现象。
应对措施包括及时检测、维护和更换材料等。
-疲劳失效：压力容器由于长期受到交替载荷的作用，可能导致材料疲劳失效。
及时检测和修补裂纹、防止过载等是有效的预防措施。
-内爆：内爆是由于容器内部温度急剧升高，导致内部物质汽化产生大量气体而引起的爆炸，这种情况很危险。
应急处置方式包括及时采用降温、减压等措施，并确保人员安全撤离。
2.压力容器应急处理方式：-当发现压力容器故障时，首先要及时报警，通知相关人员做好应急准备。
-紧急撤离：对于可能引发爆炸或火灾的情况，应立即组织人员撤离，确保人员安全。
-通风处理：如果压力容器内有有毒或可燃气体泄漏，应立即通风，保证空气流通，降低危险程度。
-隔离封堵：采取有效措施，避免危险物质泄漏扩散。
如封堵泄漏管道，使用化学吸收剂吸附泄漏物质。
-灭火救援：如果发生火灾，应迅速使用灭火器、泡沫或二氧化碳等灭火装置进行灭火，保护周围环境和设备。
-疏散避难：为了降低事故对周围区域的影响，应根据事故情况组织人员进行疏散避难，并指定安全区域。
-报警求救：及时向相关部门报警求救，以便获得专业的救援和支持。
综上所述，压力容器故障及应急处理方式对于保障人员和设备的安全至关重要。
应加强对压力容器的监测维护，及时发现和修复潜在故障。
在应急情况下，要根据不同的情况采取相应的应对措施，保障人员安全，减少损失。
同时，还应提高员工的应急能力和紧急处理意识，加强相关救援队伍的培训和设施建设，以应对不同的应急情况。
容器失效与设计准则
许用应力以内，防止容器在使用寿命内发生蠕变失效。
脆性断裂失效设计准则：
强度失效设计准则
在常温、静载作用下，屈服和断裂是压力 容器强度失效的两种主要形式。 弹性失效设计准则 塑性失效设计准则 爆破失效设计准则 弹塑性失效设计准则 疲劳失效设计准则 蠕变失效设计准则 脆性断裂失效设计准则
1. 强度失效设计准则
2. 刚度失效设计准则
在载荷作用下，构件的弹性位移和（或）转角不得超过规定 的数值。
3. 失稳失效设计准则
压力容器设计中，防止发生失稳。例如：仅受均布外压的圆 筒，外压力应当小于周向临界压力。
4. 泄漏失效设计准则
容器发生的泄漏率（单位时间内通过泄漏通道的体积或质量） 小于允许值。
压力容器设计准则大致可分为强度失效设计准则、 刚度失效设计准则、失稳失效设计准则和泄漏失效设计 准则。对于不同的设计准则，安全系数的含义并不相同。
压力容器设计时，应先确定容器最有可能发生的失 效形式，选择合适的失效判据和设计准则，确定适用的 设计规范标准，再按规范标准要求进行设计和校核。
设计准则
压力容器设计准则大致可分为：
d．泄漏失效
由于泄漏而引起的失效，称为泄漏失效。泄漏不 仅有可能引起中毒、燃烧和爆炸等事故，而且会造成 环境污染。设计压力容器时，应重视各可拆式接头和 不同压力腔之间连接接头（如换热管和管板的连接） 的密封性能。
压力容器失效
需要指出，在多种因素作用下，压力容 器有可能同时发生多种形式的失效，即交互 失效，如腐蚀介质和交变应力同时作用时引 发的腐蚀疲劳、高温和交变应力同时作用时
引发的蠕变疲劳等。
失效判据与设计准则
a．失效判据
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
事故由失效引起 关于失效
概念 压力容器的失效是指符合下列三种情况之一的现象： （1）完全失去原定的功能。 （2）虽还能运行，但已部分失去原有功能或不能良好地 达到原定的功能。 （3）虽还能运行，但已严重损伤而危及安全性，使可靠 性降低。 失效模式分类 为通用的分类方法可将失效形式分过度变形失效、断 裂失效、表面损伤失效和材料性能劣化四大类。
主要失效原因
大量统计资料表明，压力容器与管道的主要失效原因包 括运行操作、管理、设计制造、检测维修和外来损伤等 方面。 重大事故可定性为：责任事故或设备事故。
运行操作：违反操作规程、介质超标
压 力 容 器 与 管 道 主 要 失 效 原 因
管理：缺少现代安全管理体系、职工素质教育差
责 任 事 故
分类：爆炸事故、重大事故、一般事故 原因：设计、制造、使用、修理改造、安全附件 预防：
1.容器本身质量合格
2.使用管理 3.维护保养
4.安全附件
压力容器事故是根据事故造成的人员伤亡、直接 经济损失、中断运行时间、受事故影响人数等情况， 划分为特重大事故、重大事故、较大事故和一般事 故四级： 1、压力容器特别重大事故：有下列情形之一的 事故造成30人以上死亡，或者100人以上重伤（包 括急性工业中毒，下同），或者1亿元以上的直接 经济损失的； 压力容器有毒介质泄露，造成15万人以上转移的。 2、压力容器重大事故：有下列情形之一的： 事故造成10人以上30人以下死亡，或者50人以上 100人以下重伤，或者5000万元以上1亿元以下直接 经济损失；
（1） 过度变形失效 过度变形失效可分为过度弹性变形失效和过 度塑性变形失效两类。 虽未引起结构的破坏，但只要变形超过限度 也应判为失效。例如大型板式塔的塔盘过度挠曲而 使塔盘上流体分布明显不均匀，会引起气体穿过塔 盘时分布不均，严重时会影响传质或传热过程的正 常功能。即使塔盘的变形仍在弹性范围内，此时也 应判为过度弹性变形失效。 容器壳体局部鼓凸或凹陷，法兰明显扭转， 以至能明显观察到有残余塑性变形，最终导致不安 全或密封处的泄漏，则应判为过度塑性变形失效。 过度变形主要与强度或刚度不足有关。
第三节 疲劳破坏
破坏的机理：低应力高周、高应力低周 破坏的特征： 1.器壁无明显的变形：微裂纹 2.断口为两个明显区域 3.泄漏失效 4.多次的反复加压和卸压
破坏的原因：
内-局部高应力区，外-反复交边载荷
事故的预防：材料、外载荷影响、操作、设计
第四节 蠕变破坏
破坏的机理：高温下，金相组织变化 破坏的特征： 1.温度较高 2.有明显的塑性变形
3.应力值低于强度极限
破坏的原因：
选材、结构、局部过热
事故的预防：材料、设计、保养
第五节 腐蚀破坏
破坏的基本原因：壁厚减薄、材料组织变化 破坏的形态：
1.均匀腐蚀
2.局部腐蚀 3.晶间腐蚀 4.断裂腐蚀 5.氢损伤
破坏的机理：化学腐蚀、电化学腐蚀
事故的预防：材料、设计制造、隔离、工艺措施
第六节 压力容器事故分类、原因、预防
2.断口为切断型撕裂，呈暗灰色纤维状，断口 不平齐，且与主应力方向成45；无碎片。
3.材料应力值超过屈服。 破坏的原因： 过载－－－充装过量、超温超压、选材不当。
第二节 脆性破坏 破坏的机理：温度
破坏的特征：
1.无明显变形 2.断口齐平、金属光泽、有碎片。 3.材料应力值不高。 破坏的原因： 温度影响、本身材质影响（裂纹形缺陷）。
表面损伤、 金属损失
冲蚀、气蚀 高温氧化腐蚀、金属尘化或灾难性渗碳腐蚀、环烷酸腐蚀 外来机械损伤：油气长输管线的主要失效模式之一 辐照损伤脆化
材料性能 退化
金相组织变化：珠光体球化、石墨化、S相析出长大、渗碳、渗氮、脱碳、回 火脆化与敏化、应变时效 氢致损伤：氢腐蚀、氢脆（微裂纹）、堆焊层的氢致剥离
检测维修：严重损伤未能被检测发现或缺少科学评价、 不合理的维修工艺（尤其是停工状态的维修）
设计制造：设计缺陷、选材不当、用材错误、存在超标 焊接或冶金缺陷、焊接或组装残余应力过大
外来损伤：外来机械损伤、地震、洪水、雷击、大风等
设 备 事 故
第一节 韧性破坏 破坏的机理：材料受载荷作用发生从弹性－塑 性－破坏的连续变形过程 破坏的特征： 1.明显变形
压力容器有毒介质泄露，造成5万人以上15万人以下 转移的。 3、压力容器较大的事故：有下列情形之一的 事故造成3人以上10人一下死亡的，或者10以上50人 以下重伤的，或者1000万元以上5000万元以下的直 接经济损失的； 压力容器发生爆炸的； 压力容器有毒介质泄露，造成1万人以上5万人以下 转移的； 4、压力容器一般事故：有下列情形之一的 特种设备事故造成3人以下死亡，或者10人以下重伤， 或者1万元以上1000万元以下直接经济损失的； 压力容器有毒介质泄露，造成500人以上1万人以下 转移的；
（2）断裂破坏失效 断裂失效可进一步分为5种类型。这是从断裂 表现出的形态(脆断或韧断)、或引起断裂的原因 (载荷、环境等)、或断裂的机理(解理、疲劳、蠕 变等)进行综合考虑的混合分类方法。综合来说， 分为韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、环境(腐蚀) 断裂和蠕变断裂等五种基本的断裂失效。 (3)表面损伤失效 表面损伤失效主要分为磨损和表面腐蚀两类。表 面损伤失效既涉及到载荷、应力和介质的性质，也 与材料的有关性能有关。 （4) 材料性能劣化（金相组织变化、氢致损伤）
爆炸
物理爆炸：物理原因（温度、内压）使应力超过强度
化学爆炸：异常化学反应使压力急剧增加超过强度
脆性断裂：应力腐蚀、氢致开裂、持久（蠕变）断裂、低温脆断
压 力 容 器 与 管裂：应力疲劳、应变疲劳、高温疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳、蠕变疲劳
泄漏 过量变形
密封泄漏：充装过量（冒顶） 腐蚀穿孔、穿透的裂纹或冶金、焊接缺陷（满足LBB条件） 过热、过载引起的鼓胀、屈曲、伸长、凹坑（dent） 蠕变、亚稳定相的相变 电化学腐蚀：均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、沉积物下腐蚀、溶解 氧腐蚀、碱腐蚀、硫化物腐蚀、氯化物腐蚀、硝酸盐腐蚀