基于失效模式的在役壓力容器檢驗

朱向曦

摘 要：工業(yè)企業(yè)運行過程中，壓力容器是最基礎的設備設施，極有可能會受到各種因素的影響，導致出現(xiàn)失效問題，其中磨損以及泄漏等是較突出的失效問題。因此，全面落實在役壓力容器的檢驗工作，分析壓力容器的失效形式，進一步提高檢查效率與質量，確保壓力容器運行更加安全，減少和降低安全事故發(fā)生概率，具有非常重要的意義。基于此，文章深入探討基于失效模式的在役壓力容器的檢驗，希望為工業(yè)企業(yè)以及相關工作人員提供參考與借鑒，推動工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：失效模式;在役壓力容器;檢驗

中圖分類號：TK22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.020

作為現(xiàn)代化工領域應用中的關鍵設備，壓力容器對生產質量和生產效率具有直接影響，但在其實際運行中會受到各種因素的影響和干擾，可能導致壓力容器的性能發(fā)生改變，進而影響壓力容器的正常運行，甚至發(fā)生安全事故。

因此，全面落實在役壓力容器的檢驗工作，深入分析壓力容器的常見失效形式，制定有效的應對措施，提高壓力容器的檢驗質量，確保壓力容器運行更加安全，減少和降低安全事故發(fā)生概率，具有非常重要的意義。文章基于失效模式的在役壓力容器的檢驗展開探討，希望為相關技術人員提供參考，保障壓力容器功能的發(fā)揮，推動相關企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

1 失效模式的含義

通常情況下，失效模式對于壓力容器的影響是非常明顯的，壓力容器在失效過程中，它容器材料的性能會發(fā)生不同程度的改變，在不良變化過程中，又被稱為壓力容器失效的主要過程。

一旦壓力容器出現(xiàn)失效模式，會導致壓力容器難以充分發(fā)揮其作用，對容器的安全使用產生極大的影響與破壞，嚴重時還會增加安全事故發(fā)生概率，對于工業(yè)企業(yè)的健康、有序發(fā)展造成極大的影響。

通過分析，壓力容器最常見的失效模式主要表現(xiàn)為變形失效、腐蝕嚴重導致功能受損以及磨損失效等，壓力容器在實際使用過程中，極有可能受到不同程度的磨損，造成壓力容器失去穩(wěn)定性。而在失效過程中，各種失效模式有著很大的差異。

所以，為了進一步提高壓力容器檢驗效率與水平，要運用科學的檢驗方法認真檢驗，保證檢驗的最終結果具有極高的質量。

2 壓力容器的含義

認真分析和研究壓力容器可知，其是人類生產生活中應用最為廣泛的容器之一，可以有效存儲液體或氣體，并具備一定的承壓能力。如今在石油化工企業(yè)中，壓力容器憑借著自身強大的性能優(yōu)勢，已經(jīng)得到了廣泛應用，而且成為傳熱工藝、分離工藝中最重要的工具之一。

按照壓力容器在生產工藝過程中的作用分析，可以將其分為反應壓力容器、分離壓力容器等多種類型，為推動企業(yè)更加安全、穩(wěn)定地發(fā)展，要加大對壓力容器的檢驗力度，保證容器在使用過程中更加穩(wěn)定。

3 失效模式的主要類型

3.1 失穩(wěn)

在變形失效中，失穩(wěn)是最具特點的一種，當專業(yè)設計人員設計壓力容器時，常常會將關注重點聚焦壓力作業(yè)設備在高溫高壓下的使用，往往忽視低壓情況下的使用，甚至有時是常壓操作，但是也極有可能出現(xiàn)失穩(wěn)的問題。例如，夾套容器出現(xiàn)了失穩(wěn)問題，其中有很大一部分原因就是設計導致的。

運用加強圈提高承受外壓能力的過程中，加強圈要與慣性矩的要求相符合，一旦出現(xiàn)了失穩(wěn)變形，就會造成壓力容器出現(xiàn)報廢、無法再運用等情況，給后期的修復工作帶來許多困難。

3.2 蠕變

通過認真分析蠕變發(fā)現(xiàn)，其主要是指高溫或者荷載作用下壓力容器產生的塑性變化。由于材質不同，出現(xiàn)蠕變的溫度也會存在很大的差異。

例如，碳鋼出現(xiàn)蠕變的溫度在350 ℃左右，而合金鋼出現(xiàn)蠕變的溫度需要在400 ℃以上。受到高溫的影響，材料極有可能會發(fā)生球化甚至是脫碳情況。

球化最有效的檢查方式是金相檢查，如果出現(xiàn)了蠕變損傷，那么在初期階段是很難被發(fā)現(xiàn)和檢查到的，如果能夠被檢測到，那就說明其處在即將報廢的階段，開展修復工作無法獲得很好的效果和幫助[1]。

4 壓力容器的失效模式

眾所周知，我國工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展速度與發(fā)達國家相比，還存在一定的距離，材料冶煉等眾多技術仍處在起步發(fā)展階段，再加上企業(yè)自身生產條件、生產特點等各方面因素的影響與限制，造成壓力容器中極可能出現(xiàn)變形或斷裂等問題，在使用過程中極易發(fā)生安全生產事故，對工業(yè)企業(yè)的發(fā)展產生極大的影響。

按照壓力容器在失效過程中呈現(xiàn)的物理和化學等方面的變化分析，可以將壓力容器的失效模式分為五種類型：

其一，變形失效模式。為了更加準確地判斷壓力容器變形的情況，可以按照壓力容器變形的實際程度，進行壓力容器變形失效模式二次分析。將由輕到重作為原則，壓力容器的變形程度可以分為彈性狀態(tài)之下的壓力容器變形失效模式以及蠕變狀態(tài)下的壓力容器變形失效模式等。

其二，斷裂變形失效模式。此種失效模式又可以分為兩種類型，即韌性狀態(tài)之下的壓力容器鍛煉模式以及脆性狀態(tài)之下的壓力容器鍛煉模式。

其三，腐蝕失效模式。此種失效模式可以按照腐蝕出現(xiàn)的具體位置、主要特點、出現(xiàn)腐蝕的主要原因等進行細致分析，也分為幾種不同的類型，例如，均勻狀態(tài)下的壓力容器腐蝕失效模式、點腐蝕狀態(tài)之下的壓力容器失效模式等。

其四，磨損失效模式。

其五，泄漏失效模式。泄漏失效模式的出現(xiàn)主要是受到應力等各方面因素的影響，同時，可以分為多種失效模式，例如，疲勞斷裂狀態(tài)之下的壓力容器泄漏失效模式以及環(huán)境斷裂狀態(tài)之下的壓力容器失效方式等。

5 基于失效模式的在役壓力容器檢驗

將失效模式作為依托和基礎，認真、全面、細致地檢驗在役壓力容器，不僅可以提高檢驗工作的效率與水平，而且可以第一時間找到其中的問題和安全隱患，之后制定完善的方法，妥善解決問題，幫助容器發(fā)揮其功能，推動工業(yè)企業(yè)發(fā)展[2]。

5.1 制定完善的檢驗方案與計劃

專業(yè)工作人員要分析壓力容器生產材料的主要類型、運行過程中的方式、所處生產環(huán)境、操作技術等各項內容，找到失效內容以及形成失效的主要原因，深入分析內部與外部各種因素對其產生的影響，綜合多種因素之后，制定完善、健全的檢驗方案與計劃，再按照計劃中的內容、要求有序執(zhí)行。

同時，要認真分析導致失效的不同因素之間的規(guī)律性、關聯(lián)性，加大變量整體分析力度，找到關鍵因素和矛盾，不斷完善和改進檢驗計劃，實現(xiàn)對于壓力容器失效過程的控制以及問題的解除[3]。

5.2 選擇具有科學性的檢驗方法

當壓力容器進入工作環(huán)境之前，要對其進行全面維護，并切實做好管理工作，幫助壓力容器能充分發(fā)揮其作用[4]。

在實際檢測過程中，可以運用宏觀檢測的方法，科學判斷壓力容器的運行狀況，并運用專業(yè)工具分析運行情況，認真檢查壓力容器外部，確保其外部沒有出現(xiàn)裂紋、表面損傷等問題。之后，將宏觀檢查工作作為基礎和依托，把專業(yè)儀器設備與技術方法完美融合，二者相輔相成，對壓力容器的材質以及功能等各部分指標進行專業(yè)檢測，最終獲得準確性極高的檢測信息與數(shù)據(jù)。

此外，要幫助相關工作人員全面掌握容器的運行狀況，有計劃、有針對性地開展壓力容器的維修與保養(yǎng)工作。如果檢修內容和方法已經(jīng)確定，之后就可以展開停機檢修，定時檢查非常容易出現(xiàn)損傷的部位[5]。

5.3 在役壓力容器檢驗操作方法與流程

專業(yè)工作人員要認真閱讀與分析壓力容器的資料內容，將設備運行的主要情況、特點作為基礎，加大對于壓力容器材料質量的檢測力度，評價壓力容器的材料是否與工業(yè)產業(yè)運行期間對于壓力溫度的要求相一致，了解材料的韌性、溫度以及抗腐蝕性是否與設計標準使用需求相符合[6]。

認真分析壓力容器內部儲存或已經(jīng)流通的介質，檢驗壓力容器運行過程中介質成分呈現(xiàn)的不同變化或者是雜質的主要特點，認真分析最終結果，評價容器是否滿足應力腐蝕要求。

另外，對于壓力容器作業(yè)環(huán)境的荷載、溫度等指標的變化情況進行研究，通過分析其變化規(guī)律，之后找到壓力容器在運行過程中的疲勞程度、蠕變問題等發(fā)生概率。準確記錄壓力容器運行過程中的相關數(shù)據(jù)和信息，尤其是在啟動或關閉過程中，記錄容器出現(xiàn)的數(shù)據(jù)變化，為后期的評價工作提供強有力的數(shù)據(jù)支持與幫助[7]。

其次，加大對于容器內部與外部宏觀的檢查力度，相關工作在儀器專業(yè)設備輔助下才能完成，真正實現(xiàn)對于壓力容器失效狀況的控制。正常情況下，最常用的宏觀檢查方法與手段就是視覺與聽覺檢驗，應用視覺方法時，主要是與燈光放大的形態(tài)完美結合，準確判斷與識別失效部位。

聽覺檢測專業(yè)方法在運用過程中，主要應用小錘敲擊方式，工作人員認真判斷與分析敲擊產生的回聲，確定壓力容器運行的主要情況與特點，找到其是否存在腐蝕或者是裂縫等問題[8]。另外，在壓力容器檢驗過程中，檢驗工作人員還要發(fā)揮其作用和能力，憑借豐富經(jīng)驗，借助宏觀檢測方法，保證壓力容器檢測位點的準確性，進一步提高檢測工作的水平與質量。

最后，應用超聲波檢測技術。時代在發(fā)展，科技在進步，在新時代背景下，在役壓力容器檢驗過程中可以應用最先進的技術與方法，例如超聲波檢驗技術，此技術最大的優(yōu)勢與特點就是有效測量容器的厚度。

壓力容器在運用過程中，許多介質會對其運行效率產生不同程度的影響與限制，例如壓力容器的內壁被腐蝕等，如果這一問題得不到妥善解決，必然會對壓力容器正常、有序地發(fā)揮作用產生影響，甚至會增加安全事故發(fā)生概率[9]。

因此，工業(yè)企業(yè)要運用超聲波檢驗技術對于壓力容器的厚度進行定時、定期檢查，將檢查結果與上一次的檢查結果進行科學、合理的比較，然后找到壓力容器的主要運行情況，再做下一步的打算。

采用內外壁檢查方法，壓力容器在工作過程中，非常容易出現(xiàn)的問題就是外表裂紋，因為工作人員憑借肉眼無法準確看到細小裂紋的出現(xiàn)，要運用磁粉以及滲透檢測方法，判斷與檢測裂紋問題[10]。

通過認真分析磁粉檢測，發(fā)現(xiàn)此項技術不僅無須投入更多成本，而且靈敏度極高，對鐵磁性材料需優(yōu)先使用磁粉檢測方法。如果發(fā)現(xiàn)是非磁性材料，那么可以運用滲透檢測方法。無論應用哪種方法，檢測質量都是很高的。

此外，在面對應力腐蝕傾向以及低溫壓力容器時，可以運用濕熒光磁粉檢測方法，經(jīng)過專業(yè)人員大量的分析與實踐之后發(fā)現(xiàn)，在許多情況下，裂紋都是在焊縫附近出現(xiàn)的，出現(xiàn)這樣的情況，主要是因為在焊接過程中會出現(xiàn)淬硬組織以及殘余的應力，因此，表面檢測要檢測焊接焊疤的主要位置[11]。

時代在不斷發(fā)展，壓力容器檢測技術也從未停止革新的腳步，許多檢測方法與手段應運而生。例如，超聲波檢驗、聲發(fā)射以及導波技術、衍射時差法技術等。如果對材質抱有懷疑或在特殊情況下，可以進行硬度檢測、材質分析等，尤其是其中的衍射時差法技術呈現(xiàn)的效果更佳。

在檢驗壁比較厚的容器時，衍射時差法技術能夠發(fā)揮作用，準確判斷容器是否發(fā)生缺陷以及缺陷的實際程度[12]。

6 結語

簡而言之，壓力容器是現(xiàn)代化工生產和其他行業(yè)的重要器具，在工業(yè)企業(yè)中扮演著重要角色，對生產質量和生產效率產生直接影響，與企業(yè)能否順利、有序發(fā)展之間具有緊密聯(lián)系。

壓力容器的基本性能會受到各種因素的影響，造成壓力容器失效，如果壓力容器的安全性等各個方面得不到保障，不僅會縮短容器的使用壽命，而且會造成嚴重的安全隱患。

因此，相關技術人員在日常工作中要不斷總結經(jīng)驗，加強業(yè)務學習，提高綜合素養(yǎng)與工作能力。同時，要以失效模式作為基礎，認真分析探討壓力容器的具體失效形式，明確檢驗內容和檢驗方法，制定切實有效的檢驗方案，大幅提高壓力容器的檢驗水平與檢驗質量，確保壓力容器的功能得到充分發(fā)揮，推動企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

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