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壓力容器常見缺陷匯總.doc

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2023-11-01
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壓力容器常見缺陷匯總
 
壓力容器缺陷對(duì)裝備性能及安全影響很大，出了事故后悔可是來不的。
 
壓力容器到底都有哪些缺陷？你知道該如何避免嗎？
 
1.常見缺陷
 
 
 
2.焊接缺陷
 
 
3.其他缺陷
 
（1）分層缺陷；
（2）表面張口型缺陷；
（3）沖刷缺陷；
（4）腐蝕缺陷；
（5）變形缺陷。
 
 
 
4.壓力容器制造缺陷對(duì)其安全性的影響
 
容器在制造過程中產(chǎn)生的另一種缺陷是造成殼體幾何形狀的不連接，如凹凸不平、接縫角變形等。
各種回轉(zhuǎn)殼體在內(nèi)壓作用下的應(yīng)力與它的曲率半徑有關(guān)。
曲率半徑不同的兩種殼體連接在一起時(shí)，由于應(yīng)力不同，所產(chǎn)生的變形也不一樣。
但它們又相互約束，并由此在交接處引起剪力和彎矩，使殼體產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，造成過高的局部應(yīng)力。
一般說來，直徑大而深度小的凹陷，幾何形狀的變化比較緩和，所產(chǎn)生的影響也小。在容器制造過程中產(chǎn)生的封頭凹凸不平，一般都是變化比較緩和的。
 
內(nèi)應(yīng)力的影響 
一般來說，冷變形量越大，所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也越大。
容器殼體上殘存的內(nèi)應(yīng)力即使不至于產(chǎn)生裂紋，也會(huì)加劇壓力容器的疲勞破裂和應(yīng)力腐蝕破裂。
 
5.化工容器進(jìn)行氣密試驗(yàn)試驗(yàn)壓力如何確定
對(duì)化工容器進(jìn)行氣密試驗(yàn)主要是為了檢驗(yàn)容器的嚴(yán)密性。作過氣壓強(qiáng)度試驗(yàn)，并經(jīng)檢查合格的容器可不另做氣密性試驗(yàn)。
氣密性試驗(yàn)必須在液壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行，其試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.05倍。
試驗(yàn)時(shí)壓力應(yīng)緩慢上升，達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力后保壓10min，然后降至設(shè)計(jì)壓力，在焊縫和連接部位進(jìn)行滲漏檢查。
小型容器也可浸入水中檢查。如有泄漏，修補(bǔ)后重新進(jìn)行液壓試驗(yàn)和氣密試驗(yàn)。
 
6.低中高壓容器內(nèi)外部狀況等級(jí)檢查的內(nèi)容
 
1、外部檢查
 
（1）壓力容器的本體、接口部位、焊接接頭等的裂紋、過熱、變形、泄漏等；檢漏孔、信號(hào)孔的漏液、漏氣、檢漏管疏通。
 
（2）外表面的腐蝕，保溫層破損、脫落、潮濕、跑冷；相鄰管道或構(gòu)件的異常振動(dòng)、響聲、相互摩擦。
 
（3）支承或支座的損壞，基礎(chǔ)下沉、傾斜、開裂，緊固螺栓的完好情況。
 
（4）檢查確認(rèn)安全附件是否符合規(guī)定要求。
 
2、結(jié)構(gòu)檢查（重點(diǎn)檢查以下部位）
 
（1）筒體與封頭的連接、角接、搭接、布置不合理的焊接；
 
（2）方形孔、人孔、檢查孔及其補(bǔ)強(qiáng)；
 
（3）封頭、支座、支承；
 
（4）法蘭及排污口。
 
3、幾何尺寸檢查（可根據(jù)原始資料進(jìn)行下列內(nèi)容檢查）
 
（1）縱、環(huán)焊縫對(duì)口錯(cuò)邊量、棱角度，焊縫余高，角焊縫的焊縫厚度和焊角尺寸及布置不合理的焊縫；
 
（2）同一斷面上最大直徑與最小直徑，封頭表面、直邊高度和縱向皺折，不等厚板（鍛）件對(duì)接接頭未進(jìn)行削薄過度的超差情況；
 
（3）直立壓力容器和球形壓力容器支柱的垂直度；
 
（4）繞帶式壓力容器相鄰鋼帶間隙。
 
4、表面缺陷檢查
 
（1）腐蝕與機(jī)械損傷測(cè)定其深度、直徑、長(zhǎng)度及其分布，并標(biāo)圖記錄。對(duì)非正常的腐蝕，應(yīng)查明原因。
 
（2）表面裂紋
a.內(nèi)表面的焊縫（包括近縫區(qū)），應(yīng)以肉眼或5~10倍放大鏡檢查裂紋。
有下列情況之一的，應(yīng)進(jìn)行不小于焊縫長(zhǎng)度20%的表面探傷檢查；材料強(qiáng)度級(jí)別b＞540MPa的；Cr-Mo鋼制的；有奧氏體不銹鋼堆焊層的；介質(zhì)有應(yīng)力腐蝕傾向的；其他有懷疑的焊縫。
如發(fā)現(xiàn)裂紋，檢驗(yàn)員應(yīng)根據(jù)可能存在的潛在缺陷，確定增加表面探傷的百分比；
如仍發(fā)現(xiàn)裂紋，則應(yīng)進(jìn)行全部焊縫的表面探傷檢查。同時(shí)要進(jìn)一步的檢查外表面的焊縫可能存在的裂紋缺陷。
內(nèi)表面的焊縫已有裂紋的部位，對(duì)其相應(yīng)外表面的焊縫應(yīng)進(jìn)行抽查。
b.對(duì)應(yīng)力集中部位、變形部位、異種鋼焊接部位、工卡具焊跡、電弧損傷處和易產(chǎn)生裂紋部位，應(yīng)重點(diǎn)檢查。
c.有晶間腐蝕傾向的，可采用金相檢驗(yàn)或錘擊檢查。錘擊檢查時(shí)，用0.5～1.0kg的手錘，敲擊焊縫兩側(cè)或其他部位。
d.繞帶式壓力容器的鋼帶始、末端焊接接頭，應(yīng)進(jìn)行表面裂紋檢查。
 
（３）焊縫咬邊檢查。
 
（４）其他對(duì)焊接敏感性材料，還應(yīng)注意檢查可能發(fā)生的焊趾裂紋。變形及變形尺寸測(cè)定，可能伴生的其他缺陷以及變形原因分析。
 
5、壁厚測(cè)定
 
（1）測(cè)定點(diǎn)的位置應(yīng)有代表性，并有足夠的測(cè)定點(diǎn)數(shù)。測(cè)定后應(yīng)標(biāo)圖記錄。
測(cè)定點(diǎn)的位置，一般應(yīng)選擇下列部位：液位經(jīng)常波動(dòng)部位；易腐蝕、沖蝕部位；制造成型時(shí)，壁厚減薄部位和使用中產(chǎn)生變形的部位；檢查表面缺陷時(shí)，發(fā)現(xiàn)的可疑部位。
 
（2）利用超聲波測(cè)厚儀測(cè)定壁厚時(shí)，如遇到母材存在夾層缺陷，應(yīng)增加測(cè)定點(diǎn)或用超聲波探傷儀，查明夾層分布的情況，以及與母材表面的傾斜度。測(cè)定臨氫介質(zhì)的壓力容器壁厚時(shí)，如發(fā)現(xiàn)壁厚增值，應(yīng)考慮氫腐蝕的可能性。
 
6、材質(zhì)
 
（1）主要受壓元件材質(zhì)的種類和牌號(hào)一般應(yīng)查明。材質(zhì)不明者，對(duì)于無特殊要求的鋼制壓力容器，允許按鋼號(hào)Q235材料強(qiáng)度的下限值，進(jìn)行強(qiáng)度校核；對(duì)于槽、罐車和有特殊要求的壓力容器，必須查明材質(zhì)。對(duì)于已經(jīng)進(jìn)行過此項(xiàng)檢查，且已作出明確處理的，不再重復(fù)檢查。
 
（2）主要受壓元件材質(zhì)是否劣化，可根據(jù)具體情況，采用化學(xué)分析、硬度測(cè)定、光譜分析或金相檢驗(yàn)等，予以確定。
 
7、有覆蓋層的壓力容器
 
（1）保溫層是否拆除，應(yīng)根據(jù)使用工況和外部環(huán)境條件而定。有下列情況之一者，可不拆除保溫層。
a.制造時(shí)對(duì)焊縫全部表面已探傷合格；
b.對(duì)有代表性的部位局部抽查，未發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷；
c.外部環(huán)境沒有侵入或跑冷；
d.外部環(huán)境有可靠的防腐蝕措施；
e.有類似使用經(jīng)驗(yàn)的；
f.檢驗(yàn)員認(rèn)為沒有必要的。
 
（2）有金屬襯里的壓力容器，如發(fā)現(xiàn)襯里有穿透性腐蝕、裂紋、局部鼓包或凹陷，檢查孔已流出介質(zhì)，應(yīng)局部或全部拆除襯里層，查明本體的腐蝕狀況或其他缺陷。
 
（3）用奧氏體不銹鋼堆焊襯里的，如發(fā)現(xiàn)襯里破壞、龜裂、剝離和脫落等。對(duì)于非金屬材料作襯里的，如發(fā)現(xiàn)襯里破壞、龜裂或脫落，或在運(yùn)行中本體壁溫出現(xiàn)異常，應(yīng)局部或全部拆除襯里，查明本體的腐蝕狀況或其他缺陷。
 
（4）對(duì)于內(nèi)外表面有覆蓋層的，應(yīng)先按本題2、4檢查內(nèi)表面，如發(fā)現(xiàn)有裂紋等嚴(yán)重缺陷，則應(yīng)在外表面局部或全部拆除覆蓋層，進(jìn)行檢驗(yàn)。
 
8、焊縫埋藏缺陷檢查
 
（1）有下列情況之一時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行射線探傷或超聲波探傷檢查，必要時(shí)還應(yīng)相互復(fù)驗(yàn)。
 
a.制造中焊縫經(jīng)過兩次以上返修或使用過程中焊縫補(bǔ)焊過的部位；
b.檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫表面裂紋，認(rèn)為需要進(jìn)行焊縫埋藏缺陷檢查的；
c.錯(cuò)邊量和棱角度有嚴(yán)重超標(biāo)的焊縫部位；
d.使用中出現(xiàn)焊縫泄漏的部位及其兩端延長(zhǎng)部位；
e.用戶要求或檢驗(yàn)員認(rèn)為有必要的部位。已進(jìn)行過此項(xiàng)檢查，再次檢驗(yàn)時(shí)，如無異常情況，一般可不再?gòu)?fù)查。
 
（2）檢驗(yàn)方法和抽查數(shù)量，由檢驗(yàn)員根據(jù)具體情況確定。
 
9、安全附件檢查
按照有關(guān)安全附件規(guī)定，進(jìn)行安全附件檢查。
 
10、緊固件檢查
對(duì)高壓螺栓應(yīng)逐個(gè)清洗。檢查其損傷和裂紋情況，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行表面無損探傷。應(yīng)重點(diǎn)檢查螺紋及過渡部位的無環(huán)向裂紋。
 
7.低中高壓容器內(nèi)外部安全等級(jí)檢查周期
 
（1）外部檢查
是指專業(yè)人員在壓力容器運(yùn)行中的定期在線檢查，每年至少一次。
 
（2）內(nèi)外部檢驗(yàn)
是指專業(yè)檢驗(yàn)人員，在壓力容器停機(jī)時(shí)的檢驗(yàn)，其期限分為：安全狀況等級(jí)為1~3級(jí)的，每隔6年至少一次；安全狀況等級(jí)為3~4級(jí)的，每隔3年至少一次。
 
（3）耐壓試驗(yàn)
是指壓力容器停機(jī)檢驗(yàn)時(shí)，所進(jìn)行的超過最高工作壓力的液壓試驗(yàn)或氣壓試驗(yàn)，其周期每10年至少一次。外部檢查和內(nèi)外部檢驗(yàn)內(nèi)容及安全狀況等級(jí)的規(guī)定，見《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》。
 
有下列情況之一的壓力容器，內(nèi)外部檢驗(yàn)期限應(yīng)適當(dāng)縮短：
 
a.介質(zhì)對(duì)壓力容器材料的的腐蝕情況不明、介質(zhì)對(duì)材料的腐蝕速率大于0.25mm/a，以及設(shè)計(jì)者所確定的腐蝕數(shù)據(jù)嚴(yán)重不準(zhǔn)確的；
 
b.材料焊接性能差，在制造時(shí)曾多次返修的；
 
c.首次檢驗(yàn)的；
 
d.使用條件差，管理水平低的；
 
e.使用期限超過15年，經(jīng)技術(shù)鑒定，確認(rèn)不能按正常檢驗(yàn)周期使用的；
 
f.檢驗(yàn)員認(rèn)為應(yīng)該縮短的。
 
有下列情況之一的壓力容器，內(nèi)外部檢驗(yàn)期限應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)：
 
（1）非金屬襯里層完好的，但其檢驗(yàn)周期不應(yīng)超過9年；
 
（2）介質(zhì)對(duì)材料的腐蝕速率低于0.1mm/a或有可靠的耐腐蝕金屬襯里的壓力容器，通過一至二次內(nèi)外部檢驗(yàn)，確認(rèn)符合原要求的，但不應(yīng)超過10年；
 
（3）裝有觸媒的反應(yīng)器以及裝有充填物的大型壓力容器，其定期檢驗(yàn)周期由使用單位根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣和實(shí)際使用情況確定。
 
7.壓力容器焊接中產(chǎn)生熱裂紋的原因
 
熱裂紋都是沿著焊縫金屬中樹狀結(jié)晶的交界處發(fā)生并發(fā)展的。
 
最常見的情況是在焊縫中間沿焊縫長(zhǎng)度方向開裂，有時(shí)在焊縫內(nèi)部分布兩個(gè)樹枝狀晶粒之間。熱裂紋都產(chǎn)生在晶界處，這說明在焊縫結(jié)晶過程中晶界是個(gè)薄弱地帶。 
 
產(chǎn)生熱裂紋的原因就是焊縫中有液態(tài)間層存在，和結(jié)晶過程中焊縫受到拉應(yīng)力的作用。存在液態(tài)間層是發(fā)生熱裂紋的根本原因，而拉應(yīng)力是熱裂紋的必要條件。
 
并不是整個(gè)結(jié)晶過程的后期，在固相線附近才是產(chǎn)生熱裂紋的危險(xiǎn)溫度區(qū)。
 
近縫區(qū)的金屬同樣加熱到很高溫度(稍低于熔點(diǎn))，如果近縫區(qū)母材的晶界有雜質(zhì)或低熔點(diǎn)共晶存在，在熱的作用下就在熔化，于晶界處形成液態(tài)間層，冷卻過程中出現(xiàn)的拉應(yīng)力就會(huì)使近縫區(qū)產(chǎn)生熱裂紋。
 
在焊縫熱裂紋和近縫區(qū)的熱裂紋存在著相互依存的關(guān)系，近縫區(qū)熱裂紋可能是焊縫熱裂紋的延續(xù)，也可能是焊縫熱裂紋的起源。
 
8.高壓容器脆性破壞產(chǎn)生缺口影響的原因
 
缺口及其端部小面積材料的狀態(tài)是決定一個(gè)構(gòu)件是否呈脆性狀態(tài)破壞的重要因素，常見的許多脆性破壞均始于缺口或裂紋的端部。
 
其原因在于，當(dāng)受拉伸的構(gòu)件存在缺口(裂口)時(shí)，由于其不連續(xù)性，則拉伸應(yīng)力不可能傳到裂紋的橫>截面，加到裂紋區(qū)域的載荷，則被傳到裂紋端部的一個(gè)小區(qū)域內(nèi)，這樣在該處就產(chǎn)生一個(gè)高的局部集中應(yīng)力和應(yīng)變。
 
當(dāng)然裂紋愈長(zhǎng)，則局部應(yīng)力和應(yīng)變?cè)酱�。裂紋端部的局部應(yīng)力隨著施加應(yīng)力增加而增大，很快達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度，這就會(huì)使橫截面積縮小。
 
而鄰近裂紋面的材料，在拉伸方向是沒有應(yīng)力的，這部分材料將阻止裂紋端部小體積金屬的變形，這種約束將產(chǎn)生另外兩個(gè)方向的二次應(yīng)力，這就在裂紋端部小體積材料內(nèi)產(chǎn)生三向拉伸應(yīng)力，此三向應(yīng)力狀態(tài)不允許材料厚度方向產(chǎn)生收縮或變形，即所謂平面應(yīng)變狀態(tài)。
 
按照第三強(qiáng)度理論，當(dāng)三個(gè)主應(yīng)力中最大與最小主應(yīng)力亦為拉伸應(yīng)力，因而最大主應(yīng)力可以超過材料單向拉伸時(shí)的屈服應(yīng)力，亦即由于缺口的存在，于缺口端部小體積材料產(chǎn)生一個(gè)三向拉伸應(yīng)力系統(tǒng)。
 
它提高了屈服應(yīng)力，同時(shí)卻降低了延性，故在一定條件下產(chǎn)生脆性破壞。 
 

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