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压力容器常见故障分析及措施

发布时间:2018-7-31 14:29:46

压力容器作为特种设备,一旦发生事故,后果是非常严重的危及生命安全,因为我们应及时发现容器故障问题并采取有效措施,防止事故的发生。
一般发生事故的直接原因有三种:
1.容器自身不安全缺陷:主要由于设计和制造过程的缺陷;
2.人为不安全行为:体现在压力容器的运行中人为操作;
3.管理缺陷:压力容器定期检验和安全技术管理、安全运行管理、安全等级评定等失效;
一:压力容器失效及预防措施
压力容器失效是指压力容器在规定的使用环境和寿命期限内,因结构尺寸、形状和材料性能发生变化,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。
常见的压力容器失效模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。
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模式,称为强度失效。通常包括五种形势:韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、腐蚀断裂、蠕变断裂。
(一)、韧性断裂
韧性破裂是在容器承受的内压力超出安全限度后,先出现塑性变形,随着压力继续增大就会产生破裂。
特点:
1.内压力过高,超过了容器最高工作压力,设计压力,达到了容器的爆破压力值。
2.容器发生破裂前,容器就有明显的变形,破裂处的器壁显著减薄。
3.发生韧性破裂的容器一般无碎片飞出,只裂开一个口。
4.断口呈撕裂状。
原因:
      1.违反操作规程,操作失误引起超压。
      2.仪表控制系统出现故障。
      3.超压泄放装置失灵。
      4.液化气体储存严重超装,致使气相空间过小,温度升高时造成超压。
      5.因腐蚀等容器壁厚变薄。
预防措施:
 1.严格遵守安全操作规程;
 2.经常检查仪表及安全装置灵活准确程度; 
3.严禁超载、超温运行;
4.作好运行期间的维护保养。
(二)、脆性断裂
压力容器在正常压力范围内,没有发生或未充分发生塑性变形时就破裂或爆炸的破坏称为脆性断裂。
原因:
    1.材料的脆性转变;
    2.焊接接口存在严重缺陷;
特点:
   1.容器并无宏观塑性变形或变形很小;
   2.容器壁未变薄,断裂或在低压下发生的。
   3.断裂时可能有碎片;
   4.脆性破裂多发生在温度较低或温度突变时;
预防措施:
   1.选择缺陷较少,韧性适当的材料;
   2.设计结构尽量减少应力集中,采取措施消除残余应力;
   3.容器使用前,要按规定认真宏观检查;
 
(三)、疲劳破裂
由于容器在频繁的加压,卸压过程中,材料受到交变应力的作用,经长期使用后所导致容器破裂。
形成疲劳破裂的三个阶段:
    一是疲劳裂纹成形阶段,
    二是裂纹疲劳扩展阶段,
    三是疲劳断裂阶段。
预防措施:
1.在于设计中尽量减少应力集中,采用合理的结构和制造的工艺;
2.选择合适的抗疲劳材料;
3.尽量减少不必要的加压,卸压次数;
4.严格控制压力和温度的波动。
 
(四)、腐蚀破裂
全面腐蚀与局部腐蚀
全面腐蚀:腐蚀作用均匀地发生在整个金属表面。
局部腐蚀:包括区域腐蚀,点腐蚀,晶间腐蚀,应力腐蚀及腐蚀疲劳等。
预防措施:选用耐腐蚀材料,设法降低应力和应力集中,采用能降低介质腐蚀性的各种措施。
(五)、蠕变失效
压力容器母体材料长期处于高温下受到拉应力的作用,而缓慢产生地塑性变形,称为蠕变,材料蠕变而使容器发生的破裂称为蠕变破裂。【容器发生蠕变破裂很少见。】
1压力容器刚度失效
由于压力容器过度的弹性形变而引起的。
2压力容器失稳失效
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。
3压力容器泄露失效
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。
二:压力容器常见故障及措施
(一).超压
处理方法:
1压力容器操作人员根据具体操作方案,操作相应阀门及排放装置,将压力降到允许范围内;
2立即通知工艺运行、设备管理部门查明原因,消除隐患;
3超压情况可能会影响相关设备安全使用,应立即继续降压、直至停车;
4检查超压所涉及的受压元件、安全附件是否正常;
5修理或更换受损部件;
6详细记录超压情况,受损部件的修理、更换情况。
预防措施:
1、遵守工艺纪律,严格按照压力容器系统的工艺规程进行操作;
2、加强巡查,注意观察、记录相关仪表的显示;
3、加强工艺操作人员的培训,熟悉掌握工艺流程、操作规程和应急预案。
(二).超温
处理方法:
1压力容器操作人员根据具体操作方案,立即操作相应阀门,喷淋装置将温度降到允许范围内;
2立即通知工艺运行、设备管理部门查明原因,消除隐患;
3超温情况可能会影响相关设备安全使用,应立即继续降温、降压、直至停车;
4检查超温所涉及的受压元件、安全附件的外观、变形等安全状况;
5修理或更换受损部件;
6详细记录超温情况,受损部件的修理、更换情况。
预防措施:
1、遵守工艺纪律,严格按照压力容器系统的工艺规程进行操作;
2、加强巡查,注意观察、记录相关仪表的显示;
3、加强工艺操作人员的培训,熟悉掌握工艺流程、操作规程和应急预案。
(三)异常声响
处理方法:
1、压力容器操作人员立即观察设备压力、温度等运行参数是否正常;
2、立即通知工艺运行、设备管理部门查明原因;
3、原因不明应立即降压、直至停车;
4、检查异常响声所涉及的受压元件、安全附件的外观、变形等安全状况;
5、修理或更换受损部件;
6、详细记录超温情况,受损部件的修理、更换情况。
预防措施:
1、遵守工艺纪律,严格按照压力容器系统的工艺规程进行操作;
2、加强巡查,注意观察、记录相关仪表的显示;
3、加强工艺操作人员的培训,熟悉掌握工艺流程、操作规程和应急预案。
(四)异常变形
处理方法:
1、压力容器操作人员根据具体应急预案,操作相应阀门,立即降压停车;
2、通知工艺运行、设备管理部门查明原因;
3、对变形部位进行检查;
4、修理或更换变形受损部件;
5、详细记录超压情况,受损部件的修理、更换情况。
(五)异常振动
处理方法:
(1)压力容器操作人员根据具体应急预案,确认振动源,并予以消除;
(2)有可能造成设备损伤的,应停车检测
预防措施:
1、严格工艺纪律,避免操作参数 的异常波动;
2、加强巡检,检查管道系统支吊件完好程度等情况,及时发现问题,消除隐患。
三:压力容器日常维护及定期检查
压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外,还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。
压力容器由于密封、承压及介质等原因,容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。因此,压力容器的日常维护就显得尤为重要。
压力容器的日常维护
1、压力容器操作人员应经安全教育和考核合格,持证上岗。严格执行工艺操作规程和岗位操作规程,严禁超温、超压和超负荷运行。
2、定期巡回检查,检查重点如下:
① 压力容器本体、接口(阀门、管路)部位、焊接接头等的裂纹、过热、变形、泄漏及损伤等;
② 外表面的腐蚀;
③ 保温层破损、脱落、潮湿、跑冷;
④ 压力容器与相邻管道或构件的异常振动、响声,相互摩擦;
⑤ 支承或支座的损坏,基础下沉、倾斜和开裂,紧固螺栓的完好情况;
⑥ 排放(疏水、排污)装置;
⑦ 运行的稳定情况;是否有超温、超压和超负荷运行的现象;
⑧ 压力容器接地设施是否完好;
⑨ 安全状态等级为4级的压力容器监控措施和异常情况。
3、压力容器发生下列异常现象之一时,操作人员应立即采取紧急措施,并按规定向有关部门报告:
① 工作压力、介质温度或壁温以及介质组成中的某种腐蚀成分超过许用值,采取措施仍不能得到有效控制;
② 主要受压元件发生裂缝、鼓包、变形、泄漏等危及安全的缺陷;
③  安全附件失效;
④  接管、紧固件损坏,难以保证安全运行;
⑤  发生火灾,直接威胁到压力容器安全运行;
⑥ 过量充装;
⑦ 液位失去控制,采取措施仍不能得到有效控制;
⑧ 压力容器与管道发生严重振动,危及安全运行;
⑨ 其他异常情况。
4、压力容器内部有压力,一般不得进行修理或紧固。对于特殊生产过程,开(停)车、升(降)温过程中,需要带压紧固螺栓时,应制定有效的安全操作规程和防护措施,并经单位技术负责人批准,安全部门监督实施。
5、做好停用和备用容器的维护检查,防止器内剩余介质引起反应或腐蚀,对长期停用的压力容器,应清洗并排净介质,用氮气等封存,启用时应按要求进行检验。
压力容器的定期维护
1、使用单位应结合设备整顿和设备修理定期解决和消除容器的跑、冒、滴、漏以及密封不良等现象。并根据容器本身情况定期对容器进行防腐、保温工作,容器主螺栓应定期加润滑脂,其它螺栓和紧固件也应定期进行防锈工作。
2.对停用封存和备用的容器应定期进行检验、维护和做好“四防”(防冻、防尘、防潮、防腐)工作。