压力容器失效几大形式分析
第三章 压力容器破坏形式
第三章压力容器破坏形式压力容器常会由于设计结构不合理，制造质量差，使用维护不当或其他原因而发生破裂，并且破裂事故的形式多样，且很多是在使用限期内发生。
发生事故时，往往不仅容器本身遭到破坏，而且还会危及周围设施和职工的生命与健康，因此我们必须从各方面采取积极可靠的措施来保证安全运行，防止事故的发生。
第一节延性破裂延性破裂是压力容器在内部压力作用下，器壁上产生的应力达到器壁材料的强度极限，从而发生断裂的一种形式。
这种形式属韧性破裂，因此，该形式的破坏也称韧性破坏。
（一）机理压力容器的金属材料在外力作用下引起变形和破坏分为三个阶段（1）弹性变形阶段指当对材料施加的外力不超过材料固有的弹性极限值时，一旦外力消失，材料仍能回复到原来的状态而不产生明显的残余变形。
（2）弹塑性变形指对材料施加的外力超过材料固有的弹性极限值，材料将产生很大的塑性变形，外载荷消失后材料不再恢复原状，塑性变形仍将保留。
（3）断裂阶段指材料发生塑性变形后，如施加外力继续增加，当应力超过了材料的强度极限后，材料将发生断裂。
（二）特点及预防发生延性破裂的容器，其承受的压力、变形程度、断口特点及破裂具有以下特点：压力容器发生延性破裂是在较高的应力下发生的，即容器内的压力先后超过最高工作压力、设计压力而达到了容器的爆破压力值，容器破裂时的实际爆破压力往往接近于计算的爆破压力值。
若观察发生破裂的容器可知，由于容器在爆破前发生了明显变形，直径增大，破裂处的器壁显著减薄。
发生延性破裂的容器一般无碎片飞出，只是裂开一个口，口的大小与容器爆破时所释放的能量有关。
对于在液压试验中出现的延性破裂，由于液体的可压缩性极小，因此容器的裂口也比较窄，最大也不会超过半径。
但容器由于内部气体压力急骤升高而引起的破裂，裂口就比较宽。
既然容器发生延性破裂是由于超压而引起的，那么容器在试压和使用过程中就应该严禁超压，要严格按照有关规定进行压力试验与操作。
同时，也应按规定安装合适的安全泄压装置，并保证其灵敏可靠；与此同时，也要加强对容器的维护与检查，发生器壁腐蚀，减薄、变形应立即停止使用。
D类压力容器设计知识问答100题
D类压力容器设计知识问答100题1、压力容器失效形式有哪几种？答：压力容器因机械载荷或温度载荷过高而丧失正常工作能力的称为失效。
其形式有三种：⑴.强度失效：容器在载荷作用下发生过量塑性变形或破裂。
⑵.刚度失效：容器发生过量弹性变形，导致运输、安装困难或丧失正常工作能力。
⑶.稳定失效：容器在载荷作用下形状突然发生改变导致丧失工作能力。
压力容器的设计必须计及上述三种失效可能，予以确保设备的正常使用。
2、GB150标准除了规定的常规设计方法以外还允许采用什么方法进行设计？答：还允许用以下方法设计，但需经全国压力容器标准化技术委员会评定、认可。
⑴.包括有限元法在内的应力分析；⑵.验证性实验分析（如实验应力分析、验证性液压试验）；⑶.用可比的已投入使用的结构进行对比经验设计。
3、GB150-1998中内压圆筒计算厚度的基本公式和适用范围是什么？答：基本公式：δ=Pc•Di/（2[σ]tφ- Pc）；适用范围：D0/Di≤1.5或Pc≤0.4[σ]tφ。
4、确定压力容器直径时需要考虑哪些因素？答：（1）操作工艺对容器直径的要求；（2）尽量选择适宜的长径比；（3）尽量选择标准直径；（4）满足容器内件安装、方便制造、检验和运输等方面要求。
5、内压、外压及真空容器的设计压力如何确定？答：⑴内压容器：设计压力是指在相应的设计温度下以确定容器壳体厚度的压力，其值不得低于安全阀的开启压力和爆破片装臵的爆破压力。
⑵外压容器：设计压力应取在正常操作情况下可能出现的最大内外压力差。
⑶真空容器：真空容器按承受外压设计；当装有安全控制装臵时，设计压力取1.25倍的最大内外压力差与0.1MPa两者中较小值；当无安全控制装臵时，取0.1MPa。
6、设计压力与计算压力有何不同，如何确定？答：设计压力是对容器的各个腔体而言的，是容器选择材料、划分类别、提出制造和检验要求、确定试验压力等的依据，也是确定容器各个受压元件计算压力的依据。
容器各个腔体的设计压力是根据其工作压力、安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力等确定的。
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
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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。
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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。
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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。
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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）。
压力容器失效介绍
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。
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。
压力容器培训讲义 之 压力管道失效分析及事故案例 1
1、由材料脆性引起脆断的断口特征 (1)断口的宏观特征 ①断口平齐，断口和最大主应力方向相垂直， 断口边缘不会出现剪切唇，断口上不会留下记 录断裂方向的人字形或放射形纹路。 ②断口上呈现金属闪光 (2)断口的显微特征 ①解理断裂，沿晶体某一结晶学平面的断裂 称为解理断裂。面心立方结构的晶体(如奥氏 体不锈钢)在任何温度下（包括深度冷冻的温 度下）也不会发生解理型的脆断。
• (1)防止超载
• (2)防止壁厚减薄
脆性破坏（一）
• 脆性破坏主要是指设备在没有发生宏观的 塑性变形时就发生断裂或爆炸。破坏时管 壁的应力尚未达到材料的强度极限，有时 甚至未达到屈服极限。 • 基本原因
一是由于材料的脆性转变而引起的脆断； 二是由于构件出现了严重的缺陷(如裂纹)导致发 生低应力水平下的脆断，这称为低应力脆断。
疲劳破坏（四）
• 疲劳断口的显微特征
疲劳断口的萌生区和 疲劳扩展区，在电镜 中放大至千倍(以致上 万倍)时可以观察到的 主要特征是“海滩状” 的“疲劳辉纹”。
疲劳断口的显微特征
在电镜中放大至千倍(以致上万倍)时可以观察 到的主要特征是“海滩状”的“疲劳辉纹”。不 是所有金属材料的电子显微疲劳断口都有清晰整 齐的海滩状辉纹。一般是铝合金和镍合金的疲劳 辉纹十分清晰整齐；奥氏体不锈钢疲劳断口的疲 劳辉纹也较清晰；而低合金钢，特别是强度较高 的低合金钢这类铁素体和珠光体类钢的辉纹往往 很不清晰。需要说明的是，宏观上观察到断口上 的“贝壳纹”不是电镜中的海滩状的疲劳辉纹， 但两者有密切联系。只有在变载荷时才会形成宏 观上的贝壳纹。
1、一般预防原则 降低应力水平和减小应力集中。 减小构件的应力集中，涉及结构设计、加 工制造和原材料的冶金或轧制质量诸多方面。 2、压力容器低周疲劳失效的预防措施 (1) 选用合适的抗疲劳材料 (2)尽量降低结构的应力集中程度 要保证有较大的过渡圆角。 一般不应将关 键的焊缝设计成角焊缝，应改为对接焊缝
海洋平台压力容器常见失效形式及检测方法分析
海洋平台压力容器常见失效形式及检测方法分析摘要：我国在压力容器检验检测方面极为重视，经过反复测试设置了针对性的标准，只有满足这一安全标准的压力容器才能够被投入使用，一旦发现不符合标准要求的压力容器，则需要立即按照相应的制度予以处理，使得压力容器在多个领域的使用都能够在安全性方面得到有效的保障。
不过在压力容器的检验检测的过程中也存在着一定的误差问题，这也就使得压力容器的使用存在着一定的隐患，想要改变这一现状，就必须从问题的根本入手，加强对压力容器检验检测误差控制方面的研究。
由此可见，对压力容器检验检测误差的影响因素及对策探讨进行探究是十分必要的，具体策略综述如下。
关键词：压力容器失效；原因分析；风险防范；建议引言无损检测技术在压力容器的生产加工和质量检测等方面具备良好的应用前景。
例如，常见的磁粉检测、射线检测以及超声波检测等方法，都可以通过技术特性对容器内外部的结构特性和微观损伤等情况进行检测，精确查找容器内部的损伤部位，便于检修人员正常开展维护工作。
在实际的技术应用过程中，需要依据各类技术的优势特点和容器设备特性选择检测合适的技术，从而保障检测结果的精确性。
1压力容器概述压力容器是一种密封设备，其主要用于承装液体以及气体，本身能够承载一定的压力，在我国的工业、农业、军工等多个领域发挥着较大的作用和价值，是我国综合国力提升以及经济发展必不可少的存在。
随着时代的发展和人们对压力容器的诉求的提升，压力容器的类型也随之呈现出了多样化的发展状态，能够依据实际需求对压力容器的设计、制造等进行针对性的调整，并且为了保障压力容器的质量和安全性，我国还在压力容器的设计和制造等方面做出了相应的要求，设置了一定的标准，并且针对进口的压力容器，还设有相应的检验检测流程，只有获得安全检验证书的压力容器才能够被投入使用，未能通过检验的压力容器一律不允许进口，可见其重要性2反应釜裂纹产生原因通过实地考察发现，这台反应釜属于快开门式的压力容器，最早使用于2009年3月。
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。
压力容器与管道失效分析和安全评价
和管道的稳定性和可靠性
3
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
4
优化检测和监测技术：采用 先进的检测和监测技术，及
时发现和消除安全隐患
材料选择
01
选择耐腐蚀、耐高
温、耐高压的材料
02 考虑材料的机械性
能和化学性能
03
选择具有良好焊接
维护不当：如 未定期检查、
维修等
失效模式
1 疲劳失效：由于循环载荷引起的材料疲劳损伤 2 腐蚀失效：由于环境因素导致的材料腐蚀损伤 3 磨损失效：由于摩擦、磨损导致的材料磨损损伤 4 断裂失效：由于应力集中、材料缺陷导致的材料断裂损伤 5 蠕变失效：由于长时间高温、高压导致的材料蠕变损伤 6 气蚀失效：由于流体高速流动导致的材料气蚀损伤
标准和规范
4
运行标准：压力 容器与管道的运 行过程是否符合 相关标准和规范
2
制造标准：压力 容器与管道的制 造过程是否符合 相关标准和规范
5
维护标准：压力 容器与管道的维 护过程是否符合 相关标准和规范
3
安装标准：压力 容器与管道的安 装过程是否符合 相关标准和规范
6
安全标准：压力 容器与管道的安 全性能是否符合 相关标准和规范
性能的材料
04 考虑材料的经济性
和可加工性
维护保养
1
定期检查压力容器和管道的腐蚀情况，及时处理腐蚀问题
2
定期检查压力容器和管道的密封情况，确保密封性能良好
3
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
4
定期检查压力容器和管道的仪表和阀门，确保仪表和阀门正常工作
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。
压力容器设计人员综合考试题及答案(一)
2013/7/15 压力容器设计人员综合考试题(闭卷) 姓名：得分一、填空（本题共25 分，每题0.5 分）1 、结构具有抵抗外力作用的能力，外力除去后，能恢复其原有形状和尺寸的这种性质称为弹性。
点评：这是材料力学的基本定义，压力容器的受压元件基本上应该具有这个性质。
2 、压力容器失效常以三种形式表现出来：①强度；②刚度；③稳定性。
点评：该失效形式是压力容器标准所要控制的几种失效形式。
3 、当载荷作用时，在截面突变的附近某些局部小范围内，应力数值急剧增加，而离开这个区域稍远时应力即大为降低，趋于均匀，这种现象称为_应力集中。
点评：这是弹性力学的基本概念。
常见于压力容器的受压元件。
4 、有限元法单元基本方程｛F｝e = [K]｛δ｝e所表示的是单元节点力与单元节点位移之间的关系。
点评：这是一道拉开分数档次的题，考查所掌握的基础理论深度。
该题是有限元数值分析中最基本概念。
5 、厚度16mm 的Q235—C 钢板，其屈服强度ReL 的下限值为235MPa 。
点评：该题主要是考察对压力容器常用材料钢号含义的掌握，并不是考查对具体数字的记忆。
6 、在正常应力水平的情况下，Q245R 钢板的使用温度下限为-20℃。
点评：该题出自GB150.2，表4，考查设计人员对材料温度使用范围的掌握。
7 、Q345R 在热轧状态下的金相组织为铁素体加珠光体。
点评：考查设计人员的综合知识，提示大家应该掌握常用材料的金相组织的知识深度。
8 、用于壳体的厚度大于36 mm 的Q245R 钢板，应在正火状态下使用。
点评：该题出自GB150，4.1.4 条款，考查对常用压力容器材料订货技术条件掌握的熟练程度。
9 、GB16749 规定，对于奥氏体不锈钢材料波纹管，当组合应力_σR≤2σS t _时，可不考虑疲劳问题。
点评：考查波纹管的基础知识的掌握，同时这里包含一个结构安定性的力学概念10、波纹管的性能试验包括刚度试验、稳定性试验、__疲劳试验__。
海洋平台压力容器常见失效形式及检测方法分析
- 76 -故障诊断石油和化工设备2021年第24卷图1 海洋平台压力容器不同阶段出现失效的概率海洋平台压力容器常见失效形式及检测方法分析王良杰，王柳，白鹏飞，陈征（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司， 天津 300452）[摘 要] 海洋平台的压力容器较为特殊，必须确保其运行的可靠和稳定。
本文对压力容器在整个使用过程中不同阶段出现失效的概率进行了分析。
结合实践对压力容器常见的失效形式进行了介绍，主要有变形失效、断裂失效和腐蚀失效。
对常用压力容器检测技术方法进行了阐述，主要有人工目视检测、磁粉检测、超声波检测和射线检测。
这些检测手段对于提升压力容器检测效果，保障设备安全可靠运行具有重要意义。
[关键词] 海洋平台；压力容器；失效；检测技术作者简介：王良杰（1988—），男，四川南充人，西南石油大学机械工程及自动化专业毕业，工学学士，工程师。
从事注水工艺地面设备及井下工具研究工作。
随着我国海洋战略的不断推进，目前在建的海洋平台数量越来越多，所使用的压力容器数量也日益增多。
海洋平台压力容器在工作中需要承受较大的工作载荷，且服役环境较为复杂，主要表现为大载荷、强腐蚀、易燃易爆等。
为了保障压力容器的使用安全，需要时刻关注其运行状态，对其服役状态进行准确检测，避免压力容器工作时出现突发性故障问题。
一旦出现问题，轻则对海洋平台的正常运行造成不利影响，重则会引发严重的生产安全事故，甚至威胁工作人员的人身安全。
因此，有必要针对海洋平台压力容器在使用时经常出现的失效形式进行系统分析，在此基础上提出针对性的检测方法。
通过这些方法能够及时发现设备运行问题，并在第一时间采取措施进行处理，避免小问题引发严重的安全事故。
1 压力容器不同阶段失效的概率海洋平台中使用的压力容器属于特种设备，服务环境相对特殊和复杂。
因此在使用过程中不可避免地会出现各种问题，导致设备失效无法正常工作。
大量实践经验表明，压力容器在安装完成投入使用的前期，由于在生产、加工、运输和安装等环节存在不当之处，设备运行时可能会出现各种问题。
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。
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
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压力容器在规定的使用环境和寿命期限内，其容器形状、材料性能等发生变化，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称之为压力容器失效。
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。
一、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：
1、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。
压力容器一般有碳钢压力容器，通常碳钢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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、腐蚀断裂：压力容器材料在腐蚀介质作用下，如碳钢罐，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。
二、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。
三、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，而主要取决于容器的尺寸和材料的弹性性质。
四、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。